Acceso al Informe Acción 2.1 en pdf

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Invertimos en su futuro
Actividad 2: Transferencia Tecnológica relativa
a materiales de construcción,
incluyendo materiales marginales
y residuos aprovechables
Acción 2.1:
Utilización de materiales marginales en
terraplenes en el Sur de España y Norte de
Marruecos, y metodologías para su
aplicación.
Diciembre 2013
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ÍNDICE
1.-
ANTECEDENTES, INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS.................................................. 2
1.1.-
ANTECEDENTES ....................................................................................................................2
1.2.-
INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................3
2.MATERIALES MARGINALES NATURALES, RESIDUOS Y OTROS TIPOS
APROVECHABLES EN TERRAPLENES VIARIOS .............................................................. 6
2.1.- NORMATIVA ESPAÑOLA: CONCEPTO DE MATERIAL MARGINAL PARA SU USO EN
TERRAPLENES VIARIOS ...................................................................................................................6
2.1.1.Consideraciones especiales recogidas en la norma española sobre el empleo de
suelos marginales naturales .............................................................................................................8
2.1.2.-
Consideraciones recogidas en la norma española sobre el empleo de residuos. ....11
2.1.3.-
Consideraciones sobre otros tipos de materiales. .......................................................13
2.2.- CARACTERISTICAS DE LOS RESIDUOS Y MATERIALES LIGEROS EMPLEADOS EN
TERRAPLENES VIARIOS ESPAÑOLES ..........................................................................................13
2.2.1.-
Neumáticos fuera de uso: NFU .......................................................................................13
2.2.2.-
Estériles de carbón ..........................................................................................................20
2.2.3.-
Residuos de demolición y construcción (RCD) ............................................................28
2.2.4.-
Escorias de acería LD ......................................................................................................36
2.2.5.-
Arlita o arcilla expandida .................................................................................................43
2.2.6.-
Poliestireno expandido ....................................................................................................44
2.3.- RESUMEN DE LAS CARACTERISTICAS Y CONDICIONES DE PUESTA EN OBRA DE
LOS MATERIALES MARGINALES NATURALES, RESIDUOS Y MATERIALES LIGEROS .........46
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3.EXPERIENCIAS DE USO EN ESPAÑA DE DIFERENTES MATERIALES
MARGINALES EN TERRAPLENES DE CARRETERAS ........................................... 51
3.1.-
EXPERIENCIAS Y APLICACIONES DE MATERIALES NATURALES MARGINALES
51
3.1.1.-
A-23. Villanueva de Gállego-Zuera ......................................................................................51
3.1.2.Autovía del Olivar: Tramo enlace Oeste de Baeza-enlace Norte de Puente del
Obispo 57
3.1.3.-
Z-40. Tramo: Ronda Sur de Zaragoza..................................................................................63
3.1.4.-
Autovía de la ruta del Toro ...................................................................................................68
3.1.5.-
Tramo II de la M-45 ................................................................................................................71
3.1.6.-
Tramo I de la M-45 .................................................................................................................76
3.1.7.-
Autopista M-50 y R-4 .............................................................................................................82
3.1.8.-
Autopista Bilbao-Behobia ....................................................................................................87
3.1.9.-
Variante de Alcalá de los Gazules .......................................................................................92
3.1.10.-
Otros casos resumidos.........................................................................................................94
3.1.11.-
Autopista de acceso al puerto de Tánger Med (Marruecos) .............................................97
3.2.3.2.1.-
EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE NFU ............................................................. 99
Duplicación de la carretera M-111 y Variante Fuente el Saz .............................................99
3.2.2.Experiencias del laboratorio de geotecnia en la ejecución de rellenos viarios
con neumáticos fuera de uso.............................................................................................................105
3.2.3.-
Autopista AP-46. Alto de las Pedrizas-Málaga. ................................................................111
3.2.4.-
Vía de servicio y modificación de enlaces San Isidro-aeropuerto Sur ..........................114
3.3.-
EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE ESTÉRILES DE CARBÓN ........................ 115
3.3.1.-
Autovía Cubillos-Toreno .....................................................................................................115
3.3.2.-
Polígono industrial de Riaño ..............................................................................................117
3.4.-
EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE DEMOLICIÓN .................. 121
3.4.1.-
Viales 4104 y 4099 en la localidad de Guadabajaque ......................................................121
3.4.2.-
Puerto de Barcelona ............................................................................................................123
3.5.-
EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE MATERIALES LIGEROS .......................... 129
3.5.1.Urbanización de la G-44/2 del P.G.O.U. de Zaragoza, Urbanización de la plaza
de la estación .......................................................................................................................................129
3.5.2.Reparación de asientos diferidos en trasdós de estribo de viaducto del cierre
norte de Barakaldo ..............................................................................................................................131
3.5.3.-
Variantes del puerto de Santa María y Puerto Real .........................................................134
3.6.- CASOS ADICIONALES EN LOS QUE HA SIDO NECESARIA LA REALIZACIÓN
DE UN ESTUDIO ESPECIAL ............................................................................................... 140
3.6.1.-
Autovía A- a su paso por Padornelo .................................................................................140
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3.6.2.-
N-630 Guijuelo-Béjar ...........................................................................................................141
3.6.3.-
Variante de la M-301 a su paso por Perales del Rio ........................................................145
3.7.-
4.-
RESUMEN DE LOS CASOS ESTUDIADOS ........................................................... 151
CONCLUSIONES .......................................................................................... 160
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1.- ANTECEDENTES, INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
1.1.- ANTECEDENTES
El Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) es un organismo
público de vanguardia, concebido desde su creación en los años 50 como organismo de
asistencia técnica de alto nivel en el campo de la ingeniería civil y el medio ambiente
asociado. Esta función se encamina principalmente a la prestación del apoyo técnico y
tecnológico demandado por los Ministerios de Fomento y de Agricultura, Alimentación y
Medio Ambiente, que no excluye el servicio dado a otras instituciones, públicas y privadas,
nacionales o extranjeras.
Las actividades que se llevan a cabo en el organismo, a través de sus diferentes Centros y
Laboratorios especializados en las distintas áreas de la ingeniería civil, son entre otras: la
realización de estudios e investigación en sus propias instalaciones y con prototipos, el
control de calidad en obras públicas, la recopilación de información y documentación
científica y tecnológica y, la organización de cursos de postgrado, seminarios y otras
actividades docentes enfocadas a la transferencia de tecnología y conocimientos.
Como parte de estas actividades se incluyen los estudios que se realizan para la
determinación de las propiedades y aplicaciones de materiales de construcción; entre los
que cabe mencionar a los materiales naturales, los de tipo artificial y los residuos, así como
los análisis y estudios experimentales de estructuras, incluyendo las obras de tierra. Estos
estudios se abordan no solo teniendo en cuenta los aspectos técnicos, sino también todos
aquellos aspectos de tipo medioambiental que pudieran afectar al entorno, siempre con el fin
de garantizar la protección del mismo, la seguridad y la salud.
En este sentido, el proyecto TTIGEM, concebido como un proyecto de Transferencia
Tecnológica entre el Reino de Marruecos y la CC.AA de Andalucía, en temas de Ingeniería
Geotécnica, de Estructuras y de Materiales y de impacto de infraestructuras en el ámbito de
la ingeniería civil, recoge entre sus Actividades el interés de compartir conocimientos en
temas de materiales de construcción. En concreto, la “Actividad 2”: relativa a la
Transferencia Tecnológica en materia de materiales de construcción, incluyendo los
materiales marginales y residuos con posibilidades de aprovechamiento en construcción,
recoge entre sus acciones la Acción 2.1, que tiene por objeto la recopilación y análisis de un
gran número de casos de terraplenes viarios ejecutados en Andalucía y en Marruecos con
materiales marginales, considerando distintos tipos de suelos marginales y residuos, entre
los que cabe citar: los residuos de construcción y demolición, los neumáticos fuera de uso,
las escorias de acería LD y los estériles de carbón. Dentro de la Actividad 2, se encuadra
también la Acción 2.2 en la que se presentan unas recomendaciones para el
aprovechamiento de residuos de construcción y demolición y su utilización como áridos
reciclados en la fabricación de hormigones estructurales y no estructurales.
El presente Documento Técnico ha sido elaborado para dar cumplimiento a los objetivos
correspondientes a la “Acción 2.1: Transferencia Tecnológica: Utilización de materiales
marginales en terraplenes en el Sur de España y Norte de Marruecos, y metodologías para
su aplicación.”
Se espera que este documento, junto con los correspondientes a la Acción 2.2
(“Transferencia Tecnológica: Elaboración de recomendaciones para el aprovechamiento de
Residuos de Construcción y Demolición y su utilización como áridos reciclados en la
fabricación de hormigones estructurales y no estructurales”) contribuya a impulsar la
transferencia tecnológica relativa a prácticas de construcción más sostenibles
medioambientalmente, dándose a conocer las posibilidades y metodologías para el
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aprovechamiento y reutilización de residuos y materiales marginales en las obras públicas
en el sur de España y norte de Marruecos y, que puedan derivarse, por tanto, beneficios de
tipo ambiental y económicos.
1.2.- INTRODUCCIÓN
A la hora de ejecutar cualquier tipo de construcción es imprescindible conocer a priori las
características y propiedades de los materiales que se vayan a emplear para poder
utilizarlos del mejor modo, aprovechando al máximo sus capacidades, además, se requiere
disponer de información sobre el comportamiento a largo plazo de dichas construcciones
con el fin de prever y evitar posibles situaciones problemáticas.
En particular, en el caso de las obras lineales, es necesario conocer las características del
terreno de cimento de la obra así como de los materiales a emplear en las mismas,
generalmente serán suelos naturales. Uno de los inconvenientes en este tipo de obras
reside en que las propiedades de los suelos varían mucho en función de su procedencia,
naturaleza y evolución de los mismos, por lo que resulta imprescindible disponer de una
clasificación de los distintos tipos de suelos en función de sus características y sus
posibilidades de puesta en obra.
En España todos los aspectos relativos a la construcción de obras lineales viarias están
recogidos en un documento denominado Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para
Obras de Carreteras y Puentes, conocido normalmente como PG-3, que ha adquirido rango
de norma. En dicho documento se clasifican los suelos potencialmente utilizables en obras
lineales viarias en base al análisis de un conjunto de propiedades. Actualmente, esta
clasificación comprende 5 grupos que abarcan desde los suelos con mejores características
hasta los de menores calidades, de acuerdo con el siguiente orden: suelos seleccionados,
adecuados, tolerables marginales e inadecuados.
Sin embargo, esto no ha sido siempre así; anteriormente, y en vigencia hasta el año 2000,
los suelos se clasificaban de mejor a peor en los siguientes grupos: seleccionados,
adecuados, tolerables e inadecuados, siendo los inadecuados aquellos que no cumplían con
alguno de los requisitos exigidos para su empleo; éstos eran rechazados y por tanto su
destino final era el vertedero, con el consiguiente perjuicio económico y medioambiental.
Con el objetivo, entre otros, de procurar el mejor aprovechamiento de un mayor tipo y
volumen de materiales, la normativa fue modificada para incorporar un nuevo grupo de
suelos denominados “marginales”. Este nuevo grupo engloba a todos aquellos materiales
que no pudiendo ser clasificados en las otras categorías (seleccionados, adecuados o
tolerables) cumplen al menos unos requisitos mínimos en cuanto a contenido en materia
orgánica, hinchamiento y condiciones de plasticidad fijados por la normativa, y, además, se
exige, para su posible aprovechamiento, la realización de un estudio especial con un
determinado contenido. Bajo esta categoría de suelos se incorporan también los productos
procedentes de procesos industriales o de manipulación humana, es decir los residuos y
suelos artificiales; siempre con la condición de que cumplan los requisitos técnicos
necesarios para su empleo y que sus características físico-químicas garanticen la
estabilidad presente y futura del conjunto
En el presente Documento Técnico se recoge la revisión que se ha hecho de los diferentes
tipos de materiales marginales que se han empleado en España en rellenos en terraplén en
obras de carreteras y otras obras de tierra, así como un conjunto numerosos de
experiencias prácticas llevadas a cabo con dichos materiales marginales. Estas experiencias
han sido analizadas con el fin de conocer a fondo cuál ha sido el comportamiento de las
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mismas, los tratamientos empleados y los aspectos particulares de puesta en obra de los
materiales empleados. Asimismo, también se ha pretendido identificar cuáles han sido los
tratamientos que han dado que han dado buenos resultados para poder tenerlo en cuenta
en futuras actuaciones.
La ejecución de cualquier obra lineal requiere en muchos casos el empleo de gran cantidad
de material y, como el trazado de las mismas no siempre transcurre por terrenos de buena
calidad, para disponer de los materiales adecuados suele ser necesario en muchos casos
recurrir a materiales de préstamo. Esto conlleva una serie de inconvenientes como son el
coste de los materiales de préstamo, costes medioambientales y costes por envío de
materiales desechables a vertedero. Esta es una de las razones por las que se está
extendiendo la costumbre de llevar a cabo estudios especiales de los materiales que en
principio serían de desecho para analizar su posibilidad de ser empleados en las propias
obras.
Los estudios especiales que exige la normativa para poder emplear materiales marginales
están orientados, entre otros aspectos, a determinar las características de los mismos así
como su forma de empleo más adecuada para obtener un producto final que cumpla las
exigencias normalizadas. Los tratamientos que requieren los materiales marginales para su
aprovechamiento como materiales puede ser muy variada, pudiendo ir desde un tratamiento
químico hasta un procedimiento mecánico.
Existe una gran variedad de materiales clasificados como marginales. Dentro de estos
materiales cabe distinguir tres grupos:
1º) materiales naturales no convencionales;
2º) materiales fabricados expresamente para su utilización como relleno;
3º) residuos y subproductos industriales.
El primer grupo engloba a aquellos suelos y rocas que no cumplen las especificaciones para
ser considerados suelos seleccionados, adecuados o tolerables. Dentro del segundo grupo
se suelen incluir los materiales ligeros, como por ejemplo, el poliestireno expandido. El
tercer grupo abarca a una amplia variedad de los residuos, que podrían clasificarse en los
siguientes grupos: los obtenidos durante los ciclos de extracción de materias primas; los
residuos o subproductos industriales obtenidos durante la producción de otros materiales, y
los residuos obtenidos al final de un ciclo de consumo.
En general, la utilización de materiales naturales marginales no convencionales ha estado
tradicionalmente motivada por el hecho de que en muchas zonas, debido a las condiciones
geológicas y climáticas peculiares, son los materiales más abundantes, y es difícil encontrar
otros materiales de mayor calidad. Este sería el caso de los suelos yesíferos, los suelos
expansivos, etc. En relación a los residuos, estos son, en principio, materiales de desecho,
pero, con motivo de la primera de Ley de Residuos de 1998 y las políticas medioambientales
se ha impulsado su reutilización y aprovechamiento; el ámbito de la construcción, y en
particular de las obras de tierra ha sido uno de los posibles destinos para estos materiales.
Se puede decir incluso que, en algunos casos, las propiedades de estos materiales superan
en algún aspecto las de muchos suelos convencionales, y su empleo es preferible. Por
ejemplo, es lo que sucede con algunos materiales de baja densidad, cuando lo que interesa
es construir un terraplén de poco peso.
Dado la gran diversidad de residuos que existen se ha hecho una selección de aquellos que
presentan posibilidades de ser aprovechados en rellenos en terraplén. En la Tabla 1-1.- se
muestra un cuadro resumen.
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A) MATERIALES NATURALES NO CONVENCIONALES
-SALINOS: yeso, sal común, anhidrita
-EXPANSIVOS
-COLAPSABLES
-ROCAS DEGRADABLES:
Rocas porosas: cretas, tobas
Rocas arcillosas degradables: pizarras arcillosas, margas, argilitas
-MATERIALES VOLCÁNICOS: escorias; lapili, arenas volcánicas, cenizas
-SUELOS RESIDUALES TROPICALES: suelos lateríticos
-PERMAFROST
B) RESIDUOS DE EXPLOTACIÓN MINERA Y DE CANTERAS
-ESCOMBROS DE CANTERAS: pizarras, granitos, mármoles
-ESTERILES DEL CARBON
-ESTERILES DE OTROS MINERALES: Cobre, mercurio, etc.
C) SUBPRODUTOS INDUSTRIALES
-SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA METALÚRGICA:
Escorias de horno alto
Escorias de acería
Otras escorias: cobre, mercurio, plomo
-SUBPRODUCTOS DE CENTRALES TÉRMICAS:
Cenizas volantes
Cenizas de hogar y escorias
-OTROS SUBPRODUCTOS INDUSTRIALES
D) RESIDUOS URBANOS E INDUSTRIALES
-ESCORIAS DE INCINERACIÓN DE RSU
-RESIDUOS DE CONSTRUCCIÓN Y DEMOLICIÓN
-NEUMÁTICOS FUERA DE USO
-RESIDUOS DEL PROCESAMIENTO DE LA MADERA
-RESIDUOS DE LA FUNDICIÓN DE PIEZAS METÁLICAS
E) MATERIALES FABRICADOS
-MATERIALES POLIMÉRICOS
-HORMIGONES LIGEROS
-ARCILLA EXPANDIDA
Tabla 1-1.- Ejemplos de materiales no convencionales y residuos de posible utilización en terraplenes de
carreteras
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2.- MATERIALES MARGINALES NATURALES, RESIDUOS Y OTROS TIPOS
APROVECHABLES EN TERRAPLENES VIARIOS
2.1.- NORMATIVA ESPAÑOLA: CONCEPTO DE MATERIAL MARGINAL PARA SU USO
EN TERRAPLENES VIARIOS
La normativa española: “Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de
Carreteras y Puentes” (en adelante PG-3) recoge, en su artículo 330 referente a terraplenes,
las especificaciones relativas a la ejecución de los terraplenes y las características que
deben cumplir los materiales a emplear. Esta normativa fue modificada en el año 2000 con
el objeto, entre otros, de procurar el mejor aprovechamiento de un mayor tipo y volumen de
materiales. Esto ha permitido durante estos últimos años el empleo de materiales que
anteriormente eran rechazados, así como de otro tipo de materiales no convencionales entre
los que se encuentran claramente los residuos y los materiales artificiales. Para ello, hubo
que modificar la clasificación de los materiales susceptibles de ser utilizados en la
construcción de terraplenes e introducir un nuevo grupo denominado “suelos marginales”.
Así, la norma considera suelos marginales a aquellos suelos que, no pudiendo ser
clasificados como seleccionados, adecuados o tolerables, cumplan las siguientes
condiciones:
-
Contenido en materia orgánica inferior al 5% (MO<5%),
-
Hinchamiento, en ensayo de expansión, inferior al cinco por ciento (5%)
-
Si el límite líquido es superior a noventa, (LL>90), el índice de plasticidad será
inferior al setenta y tres por ciento del valor que resulta de restar veinte al
límite líquido (IP<0,73 (LL-20)).
Esta condición de plasticidad, sitúa a los materiales marginales en la siguiente zona de la
carta de Casagrande tal y como se muestra en la ¡Error! No se encuentra el origen de la
referencia.:
Figura 2-1.- Nueva clasificación de los suelos para terraplenes según la OC.326/00.
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En la Tabla 2-1.- se muestran las especificaciones técnicas exigidas a los distintos tipos de
suelos establecidos en el PG-3, incluyendo los marginales.
Parámetro
Materia orgánica
UNE 103204
Sales solubles
NLT 114
Yeso
Otras
Seleccionados
Adecuados
Tolerables
Marginales
< 0,2%
< 0,1%
< 0,2%
< 5%
< 0,2%
< 0,2%
< 5%
< 1%
Hinchamiento libre
UNE 103601 y UNE 103500
< 3%
< 5%
Asiento en ensayo de colapso
NLT-254 y UNE 103500
< 1%
-
≤ 100
-
-
# 2 < 80%
-
-
< 35%
-
-
Tamaño
máximo (mm)
Granulometría
Otras
condiciones
Finos
(#0,08mm)
Plasticidad
UNE 103103 y UNE 103104
≤ 100
# 0,4 < 15%(*)
# 2 < 80%
# 0,4 < 75%
< 25%
Según gráfico superior
Tabla 2-1.- Especificaciones técnicas según el PG-3(2002) para los tipos de suelos
No obstante, hay que señalar que para la utilización de ese tipo de suelos es imprescindible
la realización de un estudio especial de usos de materiales marginales, condicionado al
cumplimiento de los correspondientes criterios técnicos y a las especificaciones generales
de los materiales que vayan a ser utilizados, que deberá ser aprobado por el Director de las
Obras. Este Estudio debe contemplar explícitamente y con detalle al menos los siguientes
aspectos:
-
Determinación y valoración de las propiedades que confieren al suelo su
carácter de marginal.
-
Influencia de dichas características en los diferentes usos del suelo dentro de
la obra.
-
Posible influencia en el comportamiento o evolución de otras zonas u
elementos de la obra.
-
Estudio pormenorizado en donde se indique las características resistentes del
material y los asientos totales y diferenciales esperados, así como la
evolución futura de estas características.
-
Conclusión justificada de los posibles usos del material en estudio.
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-
Cuidados, disposiciones constructivas y prescripciones técnicas a adoptar
para los diferentes usos del suelo dentro de la obra.
Por otra parte, en el caso en el que el Director de Obra apruebe el empleo de suelos
marginales, éstos sólo podrán ser utilizados en el núcleo de los rellenos tipo terraplén, por
ser la zona del relleno con menores exigencias técnicas.
En definitiva, las modificaciones introducidas en el PG-3 en el año 2000 han abierto la
puerta a la posibilidad de utilizar materiales considerados tradicionalmente como no aptos
para su empleo en terraplenes, como son los suelos con sales solubles, los suelos
expansivos, los suelos colapsables, los suelos con yesos y los suelos con materia orgánica,
así como otros materiales no naturales tales como algunos tipos de residuos y materiales
artificiales.
En el caso de los residuos, la norma optó por no citar ningún residuo en particular, sino por
señalar la posibilidad de su empleo: “se podrán utilizar en terraplenes los productos
procedentes de procesos industriales o de manipulación humana, siempre que cumplan las
especificaciones de este artículo y que sus características físico-químicas garanticen la
estabilidad presente y futura del conjunto. En todo caso se estará a lo dispuesto en la
legislación vigente en materia medioambiental, de seguridad y salud, y de almacenamiento y
transporte de productos de construcción”.
En el caso de los suelos marginales naturales, la norma optó por recoger algunas
consideraciones sobre el uso de distintos tipos de suelos marginales, remitiéndose en todos
los casos al Estudio especial.
2.1.1.- Consideraciones especiales recogidas en la norma española sobre el empleo
de suelos marginales naturales
La norma española recoge algunas consideraciones específicas en relación al empleo de los
distintos tipos de suelos marginales naturales que se indican a continuación:
-
Suelos expansivos
Según el PG-3 se consideran expansivos aquellos suelos con hinchamiento libre de más del
3% en muestras remoldadas y compactadas de la forma que se hará en obra. Para llevar a
cabo dicha caracterización se puede realizar el ensayo de hinchamiento libre en edómetro.
Estos suelos no se podrán emplear en espaldones ni en coronación con el fin de evitar que
su humedad varíe y por tanto garantizar que no cambie su volumen. Se podrán emplear en
núcleos siguiendo las indicaciones del Estudio Especial, compactando del lado húmedo.
-
Suelos colapsables
Se entiende por suelo colapsable aquel que reduce significativamente su volumen al
aumentar la humedad. Al igual que en el caso de los suelos expansivos su empleo queda
limitado a la ejecución de núcleos de terraplenes siempre que se sigan las indicaciones del
Estudio especial.
-
Suelos con yesos
En cuanto a los suelos con yesos se deberá determinar con exactitud el contenido de yesos
para definir su empleo. Por debajo del 2% no será necesario tomar ningún tipo de
precaución. Entre el 2% y el 5% se puede usar en el núcleo, con adopción de cuidados
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especiales en coronación y espaldones. Entre el 5 y el 20% de yeso el terreno podrá usarse
en el núcleo si se consigue una masa compacta e impermeable y se disponen medidas de
drenaje e impermeabilización para impedir el acceso del agua al núcleo siempre con la
aprobación específica del Director de las Obras. Con más del 20% el uso se limitará a
aquellos casos en que no existan otros suelos disponibles y siempre que se justifique
adecuadamente.
-
Suelos con sales solubles
Un suelo con sales solubles se considerará marginal cuando tenga un contenido de sales
superior al 1%. En ese caso se empleará únicamente en núcleos siguiendo siempre las
indicaciones del Estudio especial.
-
Suelo con materia orgánica
Los materiales marginales con algo de materia orgánica (M.O. < 5%), podrán usarse en el
núcleo de terraplenes de hasta 5 metros de altura, siempre que se tengan en cuenta las
deformaciones previsibles. Si el terraplén tiene una altura superior a 5m el contenido de
materia orgánica se limita al 2%. En coronación el contenido de materia orgánica será
inferior al uno por ciento (1%).
En la Tabla 2-2 se muestra la zona o zonas del terraplén en las que se pueden emplear los
distintos tipos de materiales naturales marginales según el PG-3.
Suelo
Principal
marginal
característica
Suelo
colapsable
Asiento>1%
NLT 114 y
a 0,2 MPa
UNE
103500
Suelo
expansivo
UNE
H.L. > 3%
103601 y
UNE
103500
0,2-2%
Suelo con
yesos
NLT 114
Suelo con
otras sales
solubles
NLT 114
Materia
orgánica
UNE
103204
Coronación
Espaldones Núcleo
Cimiento
NO
NO
Estudio
especial
Estudio
especial
NO
NO
H.L. > 5%:
NO
< 5%
NO
NO
2-5%
NO
NO
5-20%
NO
NO
>20%
0,2-1%
NO
NO
NO
NO
>1%
NO
NO
Estudio
especial
H≤5my
m.o.≤ 5%
H≥5my
m.o. > 2%
NO, si m.o. >
1%
NO, si m.o. >
1%
NO
SI
NO
Estudio
especial
SI
SI, con
precauciones
SI, con
precauciones
NO
SI
Tabla 2-2.- Empleo de materiales marginales en las zonas del terraplén
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Además, la norma indica expresamente algunas observaciones en relación a la puesta en
obra de los distintos tipos de materiales marginales que se recogen a continuación.
Suelos expansivos
Estos suelos deben compactarse ligeramente del lado húmedo, con relación a la humedad
óptima del ensayo Proctor de Referencia. A falta de otro criterio, convenientemente
justificado, del Proyecto se considera que, la humedad, inmediatamente después de la
compactación, será tal que el grado de saturación en ese instante se encuentre
comprendido entre los valores del grado de saturación correspondientes, en el ensayo
Proctor de Referencia, a humedades de menos dos por ciento (–2%) y de más uno por
ciento (+1%) de la óptima de dicho ensayo Proctor de Referencia (apartado 330.4.3 del PG3).
Suelos colapsables
Los suelos colapsables no se usarán en coronación ni espaldones. Su uso en núcleo y en
cimiento estará sujeto a un estudio especial que teniendo en cuenta la funcionalidad del
terraplén, el grado de colapsabilidad del suelo, las condiciones climáticas y de niveles
freáticos, defina las disposiciones y cuidados a adoptar para su uso. Estos suelos deberán
compactarse del lado húmedo, con relación a la humedad óptima del ensayo Proctor de
Referencia. A falta de otro criterio convenientemente justificado, se estará de igual modo a
lo indicado en el apartado 330.4.3 del PG-3.
Suelos con yesos
La utilización, siempre justificada y autorizada por el Director de las Obras, de materiales
con yesos será función del contenido de dichas sustancias; según se indica a continuación:
-
Menor del cero con dos por ciento (0,2%): Utilización en cualquier zona del terraplén.
-
Entre el cero con dos y el dos por ciento (0,2-2%): Utilización en el núcleo del
terraplén. No se necesitará tomar ninguna precaución especial en la ejecución de la
coronación y los espaldones.
-
Entre el dos y el cinco por ciento (2% y 5%): Utilización en el núcleo del terraplén con
adopción de cuidados y materiales de características especiales en coronación y en
los espaldones, que vendrán explícitamente indicados en el Proyecto.
-
Entre el cinco y el veinte por ciento (5% y 20%): Utilización limitada al núcleo del
terraplén y siempre que se tomen, entre otras, las siguientes medidas para evitar la
disolución con posible producción de asientos o pérdida de resistencia:
-
El núcleo deberá constituir una masa compacta e impermeable.
-
Disponer medidas de drenaje e impermeabilizaciones para impedir el acceso al
relleno de las aguas tanto superficiales como profundas.
-
Habrá de justificarse la eficacia de las medidas adoptadas a este respecto mediante
estudio especial, aprobado por el Director de las Obras.
-
Mayor del veinte por ciento (20%): Este tipo de suelos no debe utilizarse en ninguna
zona del relleno. Su uso se limitará a aquellos casos en que no existan otros suelos
disponibles y siempre que el mismo venga contemplado y convenientemente
justificado en el Proyecto.
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Con frecuencia, los suelos con yeso van acompañados de suelos inadecuados o marginales
por criterios de plasticidad, arcillas muy plásticas o limos colapsables. Por ello para
porcentajes de yeso superiores al dos por ciento (Yeso > 2%) se determinará el posible
carácter expansivo o colapsable del suelo y se adoptarán, en su caso, las medidas
oportunas según se indica en los apartados correspondientes. También se tendrá en cuenta
la posible agresividad de estas sales al hormigón y la posible contaminación que puedan
originar en los terrenos colindantes.
-
Suelos con otras sales solubles
La utilización de materiales con sales solubles en agua distintas del yeso, según sea su
contenido, será la siguiente:
-
Menor del cero con dos por ciento (0,2%): Utilización en cualquier zona del terraplén.
-
Entre el cero con dos y el uno por ciento (0,2 y 1%): Utilización en el núcleo del
terraplén, sin necesidad de tomar precauciones especiales en coronación y
espaldones.
-
Mayor del uno por ciento (1%): Se requiere un estudio especial, aprobado
expresamente por el Director de las Obras. Consideraciones sobre el empleo de
residuos
-
Suelo con materia orgánica
Cuando se sospecha que un suelo pueda contener materia orgánica, ésta se determinará
según UNE 103-204. Esta norma incluye como materia orgánica todas las sustancias
oxidables existentes en la muestra ensayada, por tanto, cuando las sustancias oxidables no
orgánicas puedan influir de forma importante sobre los resultados obtenidos, el Director de
las Obras podrá autorizar que el contenido de materia orgánica se obtenga descontando los
materiales oxidables no orgánicos, determinados según método explícitamente aprobado
por él.
En rellenos tipo terraplén de hasta cinco metros (5 m) de altura, se podrá admitir en el
núcleo materiales con hasta un cinco por ciento (5%) de materia orgánica, siempre que las
deformaciones previsibles se hayan tenido en cuenta en Proyecto.
Para terraplenes de más de cinco metros (5 m) de altura el uso de suelos con porcentaje de
materia orgánica superior al dos por ciento (MO > 2%) habrá de justificarse con un estudio
especial, aprobado por el Director de las Obras. En coronación el contenido de materia
orgánica será inferior al uno por ciento (1%).
2.1.2.- Consideraciones recogidas en la norma española sobre el empleo de residuos.
A diferencia de otras normativas europeas de empleo de materiales en rellenos viarios, la
normativa española no cita ningún residuo concreto como material apto para su empleo en
rellenos terraplén ni indica tampoco los posibles usos o limitaciones de los posibles usos en
terraplenes; se limita a señalar la posibilidad de su empleo siempre y cuando el residuo
cumpla las especificaciones técnicas correspondientes del uso concreto y que sus
características físico-químicas garanticen la estabilidad presente y futura del conjunto.
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Además, debe cumplir con lo dispuesto en la legislación vigente en materia medioambiental,
de seguridad y salud, y de almacenamiento y transporte de productos de construcción.
Esto ha llevado a la necesidad de hacer estudios específicos para cada uno de los residuos
con posibilidades de ser aprovechados como material de relleno, con el fin de conocer sus
características físico-químicas y limitaciones concretas y, poder valorar su potencial
capacidad de empleo según el principio de óptima utilización y mejor uso, es decir, aquel
que permite aprovechar sus posibilidades en mayor medida. Estos estudios han permitido
conocer estas posibilidades a priori, sin perjuicio de que, para su uso concreto en una obra
sea siempre necesario hacer un Estudio especial según indica la norma.
En este sentido, cabe mencionar el documento titulado “Catálogo de residuos utilizables en
construcción”, elaborado por el CEDEX en el año 2002 a petición del Ministerio de Medio
Ambiente español que recoge y sintetiza la experiencia española en el aprovechamiento de
residuos en el ámbito de la construcción, en las áreas de edificación, carreteras y obras de
tierra, entre las que se incluyen los rellenos en terraplén. El documento está estructurado a
modo de fichas, una por residuo, recogiendo información sobre el origen del residuo, las
producciones anuales estimadas, su tendencia y distribución geográfica de los centros de
producción en España, las propiedades del residuo, el tratamiento necesario para su
valoración, las propiedades del material procesado, las aplicaciones habituales y
potenciales, un listado de obras realizadas en España y en otros países, algunas
consideraciones medioambientales, normativa técnica de aplicación disponible, bien
española, en el caso de que exista o de otros países y referencias a documentos técnicos
de interés y entidades especializadas en las materias. El documento se actualiza cada
cuatro años, debido a los avances continuos en el campo de reciclaje y está disponible para
su consulta a través de la web del CEDEX.
Cabe señalar que la utilización de los residuos recogidos en el “Catálogo” se encuentra en
distintas fases de desarrollo para cada uno de los posibles usos. Para algunos de ellos
existe normativa que regula su empleo en determinados usos, en otros casos, existen
recomendaciones de empleo para algunos usos y, en otros casos, en los que no existe ni
normativa ni recomendaciones, los residuos se han utilizado siguiendo los criterios de los
materiales convencionales y apoyándose en normativas internacionales y siempre
cumpliendo con la normativa medioambiental española. Finalmente, algunas aplicaciones de
algunos residuos se encuentran aún en fase experimental.
Entre los residuos que han sido objeto de un mayor número de estudios y de los que se
dispone de un mayor número de experiencias prácticas en España como materiales
aprovechables en terraplenes viarios cabe citar los siguientes:
-
Neumáticos fuera de uso: NFU
-
Estériles de carbón
-
Residuos de demolición y construcción: RCD
-
Escorias de acería LD
Dadas las grandes diferencias entre unos residuos y otros se ha considerado conveniente
incluir en el apartado 2.3 del presente documento un resumen de las características
principales de cada uno de estos residuos, el tipo de procesamiento necesario para su
empleo y los condicionantes específicos para su uso.
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En definitiva, en la actualidad en España, para emplear un residuo como material sustitutivo
de un material convencional en un terraplén es necesario que el residuo satisfaga las
mismas especificaciones técnicas que los materiales convencionales, se conozcan
claramente las condiciones específicas de su puesta en obra teniendo en cuenta las
posibles limitaciones, se garantice la estabilidad presente y futura del terraplén y se cumpla
con la legislación en materia medioambiental, de seguridad y salud. Todo ello debiendo
quedar claramente recogido en un estudio especial que debe ser aprobado por el Director
de las obras. Por el contrario, otros países como por ejemplo los Países Bajos, centran las
exigencias requeridas a los residuos en el resultado final de la obra y no tanto en el origen
del material que se utilice para su construcción, siempre y cuando queden garantizadas las
propiedades del residuo que se emplee.
2.1.3.- Consideraciones sobre otros tipos de materiales.
Dentro del grupo de otros tipos de materiales cabe incluir los materiales denominados
ligeros, que son aquellos que se caracterizan por tener un peso específico claramente
inferior al del suelo natural.
Estos materiales se emplean en los casos de terrenos de baja capacidad portante con el
objeto de reducir la trasmisión de cargas al terreno y limitar los excesivos asentamientos que
se producen en estos casos, reduciendo al tiempo las secciones tipo de terraplén con
taludes muy tendidos, bermas y otras disposiciones adicionales.
El empleo de estos tipos materiales da lugar a rellenos que se denominan habitualmente
“rellenos aligerados”. No obstante, la norma española no recoge en su articulado
especificaciones concretas para estos rellenos aligerados ni para los materiales que lo
conformen, por lo que se entiende que deben cumplir las mismas condiciones que el resto
de los terraplenes y materiales convencionales.
Entre los materiales ligeros que se han empleado en España cabe citar:
-
Arlita
-
Poliestireno expandido
En el apartado siguiente se describen las características específicas de estos materiales.
2.2.- CARACTERISTICAS DE LOS RESIDUOS Y MATERIALES LIGEROS EMPLEADOS
EN TERRAPLENES VIARIOS ESPAÑOLES
2.2.1.- Neumáticos fuera de uso: NFU
2.2.1.1.- Origen
Los neumáticos fuera de uso (NFU) provienen fundamentalmente de la industria
automovilística, unos dos tercios proceden de profesionales de la carretera y el tercio
restante de garajes, estaciones de servicio y distribuidores del producto.
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Hasta que en el año 2005 entró en vigor el Real Decreto 1619 que se establece la
responsabilidad de la gestión del neumático cuando se encuentra fuera de uso (NFU), una
gran parte de los neumáticos eran recogidos por los servicios municipales o comarcales, o
transportados directamente por los talleres a los vertederos públicos, locales o comarcales;
a veces los talleres los depositaban en vertederos privados de inertes, en algunos casos
incontrolados o ilegales. La publicación del citado R.D. 1619/2005 ha marcado un antes y un
después en el tratamiento del residuo en España.
Para dar cumplimiento al Decreto, los principales fabricantes de neumáticos crearon en
2005 un sistema integrado de gestión (SIGNUS Ecovalor) con el que asegurar la gestión y
adecuado tratamiento de los NFU generados en España, así como la promoción de la
reutilización y valorización de los mismos. Para tal efecto, SIGNUS actualmente tiene
adscritos más de 34.300 puntos de recogida de NFU.
Figura 2-2.-- NFU enteros
En septiembre de 2006, los principales recauchutadores, recicladores, gestores y
productores de neumáticos de España crean un segundo sistema integrado de gestión
denominado TNU (Tratamiento Neumáticos Usados, S.L.), nacido al amparo de la
Asociación Nacional de Importadores de Neumáticos bajo la que se agrupaba el 30% de los
NFU generados en España. TNU es una sociedad sin carácter lucrativo también creada para
asegurar la correcta gestión de los NFU generados, que actualmente cuenta con
aproximadamente 4.100 puntos de recogida de NFU adscritos.
Ambos SIG (SIGNUS Ecovalor) y TNU conforman el 85% del mercado nacional de NFU y se
encargan de gestionar sin ánimo de lucro y de forma correcta la recogida gratuita de NFU en
la mayoría de los puntos de generación existentes en el territorio nacional así como de su
clasificación posterior, con el objeto de asegurar el mayor porcentaje posible de
recuperación para su máxima reutilización, y de su transporte a los centros de
almacenamiento y preparación, donde se preparan en función de su destino final. Desde
estas plantas se realiza el transporte a las empresas dedicadas a su valorización, quienes
finalmente certifican su valorización material, es decir, la utilización de dichos neumáticos
como materia prima para la fabricación de otros productos, o su valorización energética
como fuente energética alternativa.
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Figura 2-3.- NFU granulado para la fabricación de pavimentos
bituminosos y
Figura 2-4.- NFU troceados
Las materias primas que se emplean para fabricar un neumático son el caucho, el negro de
carbono, metal (alambres de acero), textil, aditivos químicos, óxido de cinc y azufre. No
obstante, la composición de los neumáticos puede variar de un continente a otro. El
componente que se encuentra en mayor proporción en los NFU es el caucho, que se
compone en este caso de una mezcla de caucho natural y cauchos sintéticos tales como los
polímeros denominados SBR (“stirene butadiene ruber”) y BR (“butadiene ruber”). La
relación entre estos tipos de caucho varía en función del uso que se le pretenda dar al
neumático.
El negro de carbono se incorpora en la fabricación de las distintas partes de los neumáticos
en proporciones variables, consiguiéndose variaciones en la rigidez, y en la resistencia a
tracción y abrasión. Los componentes metálicos del neumático proporcionan a su carcasa
rigidez, resistencia y flexibilidad, y constituyen un cordaje ligero de acero de alta resistencia.
Los materiales textiles habitualmente utilizados en las carcasas de los neumáticos son el
nylon, rayón y el poliéster.
Durante la mezcla de materias primas para la fabricación del neumático se añade al caucho
y al negro de carbono una serie de aditivos como plastificantes, estabilizantes, agentes
colorantes, acelerantes y retardantes. La misión de estos aditivos es modificar la dureza y
resistencia del caucho e incrementar su resistencia a la abrasión, aceites, oxigeno,
disolventes químicos y al calor.
El azufre se aporta durante el proceso de vulcanización, combinándose a temperaturas
entre 120º y 160º con el caucho, lo que le hace más resistente y elástico, contribuyendo a
mejorar la durabilidad del neumático.
Desde el punto de vista térmico, los neumáticos, tanto de turismo como de camión, tienen
prácticamente el mismo poder calorífico que el carbón (6.800 - 7.800 kcal/kg), siendo una
tonelada de neumáticos equivalente a unas 0,7 toneladas de fuel oil.
2.2.1.1.1.- Propiedades físicas
Entre el 50% y el 60% de un neumático está compuesto de caucho natural o sintético. El
natural presenta menor dificultad para su incorporación al betún que el sintético. La
densidad de un neumático entero es de unos 0,15 t/m3.
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2.2.1.1.2.- Propiedades químicas
En general, los neumáticos contienen una mezcla de 63 compuestos químicos diferentes
que se agrupan fundamentalmente en hidrocarburos, minerales y metales. Dentro de los
hidrocarburos se pueden encontrar los polímeros más utilizados en su fabricación, tales
como el estireno-butadieno, poliisopreno y polibutadieno, así como pAHs, fenoles y ácido
esteárico, entre otros.
Los minerales contenidos en los NFU son principalmente el óxido de cinc, el azufre y el
negro de carbono (20-30% en combustión incompleta de hidrocarburos) y otros compuestos
metálicos como antioxidante y antiozono que debido a sus propiedades antioxidantes y
antiozono, el negro de carbono reduce el envejecimiento del polvo de neumáticos en
ligantes bituminosos.
La composición elemental de los neumáticos está formada principalmente por C (80-90%), H
(7,2-7,6%), O (2,3-3,1%) y S (1,4-2,4%). A excepción del cinc, la presencia de metales
pesados es inferior al 0,1% en peso.
Entre las características químicas propias de los NFU está la resistencia a la acción de los
mohos, calor, humedad, luz solar y rayos ultravioletas, algunos aceites y a muchos
disolventes. Asimismo, no son biodegradables ni tóxicos y retardan el desarrollo
bacteriológico.
2.2.1.1.3.- Propiedades mecánicas
Debido a su forma tórica y elasticidad, los NFU son difícilmente compactables.
2.2.1.2.- Procesamiento o transformación
La valorización de los neumáticos abarca tres grandes tipos de tratamientos: el
recauchutado, el reciclaje y la valorización energética.
En el reciclado de los neumáticos, éstos pueden utilizarse sin ser procesados o bien
reduciéndolos de tamaño. Para la reducción de tamaño de los NFU existen distintos
procesamientos que pueden ser desde totalmente mecánicos a otros que combinan
tratamientos mecánicos con químicos o térmicos. Hasta la fecha sólo se ha demostrado una
cierta viabilidad económica en el troceado mecánico.
Entre los procesos mecánicos, muchos comienzan triturando los neumáticos enteros o
cortándolos hasta tamaños comprendidos entre 25 y 300 mm. En algunos sistemas se
eliminan los cables metálicos de los talones que los ajustan a las llantas antes del troceado;
en otros, los elementos metálicos son separados magnéticamente tras el mismo. Los
materiales textiles del neumático se retiran mediante equipos de aspiración. Todos estos
procesos se realizan a temperatura ambiente.
El sistema más completo de reducción mecánica de tamaño es el granulado. En una primera
fase se trocean los neumáticos hasta tamaños entre 50 y 300 mm. En una segunda fase,
además de reducir el material a tamaños entre 5 y 25 mm, se separan magnéticamente los
elementos metálicos.
Posteriormente, el material puede ser sometido a otros procesos de granulado o molido
hasta reducirlo al tamaño deseado, clasificándolo finalmente por tamaños (0-0,5 mm; 0,5-2
mm; 2-7 mm; 7-15 mm) en función de la aplicación a la que se destina. Durante la fase final
se retira el material textil de nuevo mediante equipos de aspiración.
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Entre los procesos de reducción de tamaño que combinan los tratamientos mecánicos con
los químicos o térmicos, destacan los criogénicos, En éstos, tras una reducción mecánica de
tamaño, el material troceado se lleva a una cámara de enfriamiento, donde se utiliza
nitrógeno líquido para enfriarlo entre -80º y -120º, por debajo de la temperatura de transición
vítrea. El material quebradizo procedente de la cámara es triturado mediante molinos de
martillos y se separan los elementos metálicos y las fibras textiles. El NFU triturado obtenido
así es muy limpio, y puede alcanzar los 0,15 mm. Los costes de procesado con esta
tecnología son lo suficientemente elevados como para que no se emplee demasiado.
2.2.1.3.- Propiedades del material procesado
2.2.1.3.1.- Propiedades físicas
El material procedente del troceado de neumáticos, también denominado como NFUt, es
plano, de forma irregular y puede, o no, contener trozos metálicos procedentes de las
bandas de acero de la carcasa. El tamaño de este material puede variar entre 25 y 300 mm.
El tamaño medio depende de la criba que se ponga. La densidad de una pieza individual de
NFUt está comprendida entre 1,15 y 1,45 t/m3, mientras que la densidad del material NFUt
no compactado varía en función del tamaño y forma de los trozos, habiéndose obtenido
valores entre 0,40 y 0,60 t/m3. La densidad media para rellenos con este material
compactado bajo una tensión normal de 100 kPa está comprendida entre 0,72 y 0,92 t/m3,
obteniéndose valores bajos cuando se compacta con buldózer y los más elevados cuando
se hace con rodillo liso vibratorio.
Para el material más grueso procedente del granulado, con tamaños entre 13 y 76 mm, se
han obtenido densidades sin compactar entre 0,32 y 0,49 t/m3, y entre 0,57 y 0,73 t/m3 para
el material compactado.
La totalidad de las partículas del polvo de neumático empleadas en las mezclas asfálticas en
caliente tienen habitualmente un tamaño inferior a 2 mm. La mayor parte de las partículas
del material utilizado en el “proceso húmedo” tiene tamaños comprendidos entre 0,01 y 0,83
mm. El peso específico del polvo de caucho es aproximadamente de 1,15 t/m 3 y el producto
debe estar libre de material textil, metálico y de contaminantes.
El material troceado (NFUt) presenta una permeabilidad elevada, asimilable a la
correspondiente a las arenas finas, con coeficientes de permeabilidad en el entorno de 5 x
10-2 cm/s. Este valor tiene un carácter indicativo ya que en este caso el parámetro es muy
difícil de ensayar, puesto que para ello se necesitan células de ensayo bastante más
grandes que las habitualmente disponibles en los laboratorios de Mecánica del Suelo, y se
tienen que emplear gradientes hidráulicos lo suficientemente bajos (i < 0,15) como para
evitar que el agua pase de forma irregular y en régimen turbulento a lo largo de la columna
de material troceado.
2.2.1.3.2.- Propiedades químicas
Las principales componentes del material procesado son: caucho (natural y sintético), negro
de carbono, azufre, óxido de zinc y aditivos. Los fragmentos de neumático no son reactivos
en condiciones ambientales normales (25ºC, 1 atm).
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El polvo de neumático de menor tamaño requiere menos tiempo de reacción o “digestión” y
también menos temperatura de mezcla. Las partículas más gruesas son más baratas de
obtener pero requieren mayor tiempo y temperatura de digestión.
De los resultados obtenidos en ensayos químicos de lixiviación se deduce que el empleo de
NFUt como material de relleno viario es perfectamente viable desde el punto de vista
medioambiental, ya que el agua que pudiera percolar a través del relleno presenta unas
concentraciones de contaminantes generalmente muy inferiores a las estipuladas en el R.D.
140/2003, referente a la calidad del agua para consumo humano.
2.2.1.3.3.- Propiedades mecánicas
Su compactación es difícil de determinar en laboratorio debido a las grandes dimensiones
del molde necesario para ello y al efecto rebote de la maza compactadora cuando golpea en
las piezas de NFUt. Para su determinación en obra se suele cubicar la masa de NFUt
compactada en una determinada tongada de material.
Para determinar su resistencia al corte se han de emplear cajas de corte de grandes
dimensiones capaces de albergar una cantidad significativa de piezas individuales de NFUt.
La interpretación de ensayos de corte directo realizados en caja de 1x1 m bajo tensiones
normales comprendidas entre 20 y 100 kPa con material NFUt y con mezcla NFUt-suelo al
50% en volumen indican un ángulo de rozamiento entre 27 y 28,5º y una cohesión de 10
kPa, en el caso del material NFUt, y de unas 35 kPa para la mezcla. El ajuste parabólico
permite obtener el coeficiente de regresión más elevado, siendo el exponente de la ley
parabólica (=a•b) de aproximadamente 0,70 para los neumáticos troceados.
Las deformaciones verticales obtenidas en ensayo edométrico en caja grande de 1 m3 bajo
tensiones normales de entre 10 y 440 kPa con material de NFUt son algo superiores al 50%
para la máxima carga noval, valores muy superiores a los obtenidos en ensayos de suelos.
Los módulos secantes obtenidos están comprendidos entre 150 y 600 kPa en carga y entre
250 y 1800 kPa en descarga, valores que se pueden calificar de bajísimos, tal y como era de
esperar de un material tan deformable.
El tamaño de las piezas parece no afectar a los parámetros de cohesión, ángulos de
rozamiento y módulos de deformabilidad del material de neumático troceado, siempre que
éste esté comprendido entre 25 y 100 mm.
2.2.1.3.4.- Otras propiedades
Los neumáticos tienen un poder calorífico elevado de 34 a 39 MJ/kg. De hecho, una
tonelada de neumáticos equivale aproximadamente a 0,7 t de fuel-oil.
El análisis inmediato por combustión de NFU revela unos contenidos medios en materia
volátil, carbono fijo y cenizas respectivamente de 64,0%, 29,5% y 6,5%.
2.2.1.4.- Aplicaciones en obras de tierra y terraplenes
Principalmente se han utilizado neumáticos troceados y granulados como material de relleno
ligero en el interior de terraplenes construidos en EEUU, también en la UE incluyendo
España y otros países. Esta aplicación presenta como principales ventajas la utilización de
grandes cantidades de residuo, un peso reducido, la mejora de la permeabilidad y la
resistencia a la penetración de la helada, además de elevada durabilidad. Aunque el
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material NFUt es resistente a las radiaciones ultravioletas y es no biodegradable, su
utilización puede tener alguna influencia en el medio ambiente cuando éste se coloca bajo la
capa freática.
Las piezas de NFUt se pueden utilizar solas o mezcladas con material térreo. Aunque esta
mezcla no tiene el carácter aligerante del relleno de neumáticos troceados, es un material
más denso, menos deformable y más fácilmente compactable.
Durante los últimos años, el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX ha participado como
consorcio en un proyecto I+D+i cooperativo entre las empresas CEMOSA, LABIKER,
SACYR y SIGNUS, financiado por el CDTI para la construcción de un terraplén experimental
en un Ramal de la Autopista AP-46: Alto de Las Pedrizas (Málaga), compuesto por dos
tramos: uno relleno de NFU troceados y otro relleno de mezcla NFUt-suelo. Para su
ejecución se determinaron de forma previa los parámetros y condiciones de compactación,
tanto de tiras de NFU como de mezcla de NFUt con suelo, mediante la realización previa de
ensayos de laboratorio y la ejecución de bandas de ensayo fabricadas con este tipo de
materiales. Durante su construcción se instrumentaron intensamente distintas secciones del
terraplén para el control y seguimiento de parámetros geotécnicos y medioambientales de
interés. En la Figura 2-5 se muestra una sección tipo en la que se ha incorporado el NFUt en
el núcleo del terraplén en dos capas de 3 m aproximadamente.
Figura 2-5.- Sección tipo del terraplén experimental ejecutado en Las Pedrizas (Málaga), en el tramo
constituido con relleno de NFU troceados
A la vista de los resultados obtenidos en dicho estudio, el Laboratorio de Geotecnia del
CEDEX redactó una “Guía para el proyecto y ejecución de rellenos viarios con NFU
troceados” para la DG de carreteras del Ministerio de Fomento.
Las pautas de diseño se pueden resumir en las siguientes:
-
Las piezas de NFUt sólo se pueden colocar en el núcleo de los rellenos.
-
Las capas de NFUt han de colocarse por encima del máximo nivel freático
esperable y de la cota de inundación prevista en la zona de implantación.
-
La cara inferior de las capas de NFUt debe estar situada, al menos, a 1 m por
encima de la cota superior del terreno natural.
19
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Invertimos en su futuro
-
La cara superior de la capa de NFUt de mayor cota debe estar, como mínimo, a 1
m de la cara superior de la coronación del terraplén.
-
El espesor de las capas de NFUt no debe ser mayor de 3 m.
-
Las capas de NFUt han de envolverse en geotextiles para evitar la percolación de
partículas de suelo entre las tiras de NFUt.
-
La distribución de tamaños y el contenido de alambres expuestos del material
NFUt serán los de un material Tipo B (Clase II) de la Norma ASTM D6270-08.
-
Para una mezcla de relleno NFUt-suelo con las mejores características
mecánicas posibles, lo más idóneo es fabricarla al 50% en volumen de ambos
materiales.
-
Las capas intermedias de material térreo que hacen refuerzo estructural deben
tener un espesor mínimo de 1 m y estar exentas de materia orgánica.
-
Los espaldones del relleno deben asegurar la impermeabilidad ante el agua o
aire, y tener anchura suficiente para su adecuada compactación.
-
La capa de coronación ha de minimizar la infiltración del agua de lluvia hacia las
capas de NFUt, drenándola con una ligera pendiente lejos de la estructura.
Adicionalmente, es conveniente realizar un control del comportamiento a largo plazo de los
rellenos viarios de NFUt. Para ello se ha de instalar la instrumentación adecuada en
diversas secciones de la estructura con la que registrar la variación temporal de la
temperatura de las capas de NFUt y las inclinaciones verticales y asientos sufridos. También
resulta interesante determinar la composición de los lixiviados que atraviesan el relleno de
NFUt, así como medir las presiones intersticiales y cargas verticales existentes.
Existen otras aplicaciones como relleno de trasdós de muros de contención, ya que debido a
su elevada deformabilidad son capaces de absorber el esfuerzo de compactación del relleno
sin generar grandes empujes sobre el muro (del orden de los 2/3 de los empujes que se
consideran habitualmente). Además, su permeabilidad elevada hace que actúen como
drenes, lo que permite reducir de forma importante el coste de las estructuras de contención.
También se pueden utilizar como relleno de gaviones. En el caso de utilizarse NFU
troceados, éstos son comprimidos al introducirlos en los gaviones, mientras que si se utilizan
NFU enteros éstos son rellenados con granito machacado a la par que se apilan.
2.2.2.- Estériles de carbón
2.2.2.1.- Origen
Se entienden como estériles de carbón a los residuos procedentes de la separación entre el
carbón y el estéril. Se originan en la explotación de los pozos y minas de hulla y antracita,
así como en los procesos del lavado del carbón. En general se almacenan en escombreras.
Al primer tipo de residuos se les denomina estériles de mina y están constituidos por rocas
encajantes de las capas de carbón, fundamentalmente pizarras y areniscas. Los del
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segundo tipo reciben el nombre de estériles de lavadero, y representan, aproximadamente,
el 90% de la producción total de estériles. Los estériles de lavadero se obtienen como
residuo de la operación de lavado del carbón, obtenido a partir de la hulla y la antracita,
separando el carbón por flotación en líquidos densos. Se denominan “finos”, “menudos”,
“granos” y “gruesos” y, están constituidos fundamentalmente por pizarras y areniscas.
Los estériles de escombrera son los resultantes del almacenamiento de los estériles de mina
y de lavadero en una escombrera. El 90% del material acopiado en escombrera son los
residuos del lavado del carbón y un 10% suele ser estéril de mina. En general, se
caracterizan por presentar una granulometría que varía según los tipos de estériles
originales y estar normalmente degradados y disgregados. Los estériles de escombrera
pueden a su vez diferenciarse en estériles rojos y estériles negros. Los estériles negros son
los residuos de la minería del carbón que se encuentran depositados en una escombrera. Al
todo uno de estériles negros se le denomina formoschiste en Francia. Los estériles rojos son
los materiales resultantes de la autocombustión del carbón que contienen los estériles
negros; se caracterizan por presentar un color rojizo, no contener carbón, poseer una mayor
resistencia que los no calcinados y por estar, a veces, “soldados” unos a otros.
En Francia, el Observatorio Francés del Reciclaje en Infraestructuras de Carreteras utiliza la
siguiente clasificación:
-
Todo uno de estériles negros,
Estériles negros clasificados,
Todo uno de estériles rojos
Estériles rojos clasificados.
En las figuras siguientes se muestran, respectivamente, unos estériles de lavadero y dos
granulometrías de unos estériles rojos.
Figura 2-6.-- Estériles de lavadero
Figura 2-7.-- Estériles rojos
2.2.2.2.- Propiedades
2.2.2.2.1.- Propiedades físicas
Los estériles del carbón están constituidos en general por fragmentos de diversas rocas, con
una granulometría 0-200, siendo difícil la presencia de bloque de tamaño métrico. El peso
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específico medio de los estériles españoles está comprendido entre 23,5 y 28,5 kN/m 3. La
plasticidad varía entre media-baja a inexistente.
Los estériles de mina se caracterizan por tener una granulometría bastante irregular, no
estar degradados y, en general, no poseer carbón, mientras que los estériles de lavadero
poseen una granulometría y una composición mineralógica y química muy regulares y no
suelen estar degradados ni disgregados a la salida de los lavaderos. Su contenido en
carbón es variable, en función de los tamaños correspondientes a los diferentes cortes
granulométricos que se realizan en los lavaderos. Son de color gris y tienen un cierto
porcentaje de lajas. Se suelen clasificar en gruesos (>150 mm), granos (150 a 10 mm),
menudos (10 a 1 mm) y finos (<1mm). El peso específico de las partículas de los granos y
menudos es del orden de 2,5 t/m3, mientras que la de los finos es algo inferior, del orden de
2,2 t/m3.
Los estériles de escombrera, tanto los estériles rojos como los estériles negros, presentan
granulometrías muy variables, que son función de los tipos de estériles originales, con
porcentajes importantes de partículas superiores a 50 mm. En el caso de los estériles
negros, se pueden encontrar en las escombreras tamaños decimétricos hasta en algún caso
métrico. El tamaño medio de las partículas está comprendido entre 0,5-1 mm a 34-40 mm, y
el porcentaje de finos entre el 2% y el 75%. La densidad aparente puede variar desde 1,26
t/m3, en los escombros más flojos, hasta 1,80 t/m3 en los más compactos. El peso
específico relativo de las partículas está comprendido entre 2,4 y 2,8. En general, los finos
suelen ser poco plásticos, con valores del límite líquido (LL) de 18 a 30 y con índices de
plasticidad (IP) de 3 a 10. La densidad Proctor normal se sitúa en el intervalo 1,55-2,02 t/m3,
con humedades óptimas de compactación comprendidas entre 12% y 8%, respectivamente.
El CBR para la densidad Proctor normal suele estar comprendido entre 9 y 16, mientras que
para la densidad Proctor modificado, el CBR varía entre 11 y 29.
En cuanto a los estériles rojos, se trata de un material que tiene naturaleza granular con una
distribución continua de tamaños, con un cierto porcentaje de material lajoso y quebradizo;
el tamaño máximo de los estériles rojos puede ser del orden de 300 mm, mientras que el
porcentaje de finos suele ser inferior al 10%, siendo dicho material no plástico. La densidad
máxima Proctor Modificado suele ser del orden de 1,8 t/m3, con una humedad óptima en
torno al 11%. El CBR presenta valores altos, habiéndose alcanzado algunos del orden de
40, e incluso superiores. Por otra parte, los estériles rojos son susceptibles al hielo, por lo
que, si es preciso prever la influencia de la helada, se aconseja la utilización de aquéllos a
una profundidad superior a la de la penetración de la helada.
A partir de los estudios petrográficos realizados en España se ha visto que existe una gran
variación entre los distintos estériles debido a la diversidad y complejidad de su geología.
Los estériles de la mayoría de las cuencas carboníferas son rocas sedimentarias –
areniscas, pizarras arenosas y carbonosas- con una relación cuarzo/arcilla muy variable; las
rocas con minerales arcillosos son, generalmente, más frecuentes que las rocas con cuarzo.
En los estériles de mina predominan normalmente las areniscas y en los estériles de
lavadero son más abundantes las pizarras. Asimismo, los estériles también presentan,
aunque en menor proporción, rocas ferruginosas, carbonosas, etc.
En lo relativo a su composición mineralógica, los estériles son mezclas de diferentes
componentes que pueden variar considerablemente de una cuenca a otra, aunque
predominan los de las rocas arcillosas, tales como illita, caolinita, clorita, etc. Los
porcentajes de cuarzo oscilan entre el 20% y el 50%, disminuyendo el contenido a medida
que se reduce el tamaño y encontrándose los menores valores en los estériles de antracita.
Otros minerales presentes son piritas, carbonatos, etc.
22
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En la Tabla 2-3 se recogen resumidamente, según estudios realizados en España, las
propiedades del todo-uno menor de 50 mm de los estériles de carbón,
ESTÉRIL ROJO
ESTÉRIL NEGRO
Densidad (t/m )
Continua
<5% inf.0,08mm
[2,70-2, 73)
Continua
<5% inf.0,08mm
[2,74]
Absorción (%)
[5, 6-5, 8]
Forma
Índice de Lajas
Índice de Agujas
Desgaste Los Ángeles
Equivalente de arena
[36-42]
[46-51]
[36-39] granulometría B
[31-46] granulometría A
[21-25]
arenisca
[30-51]
Plasticidad
No plástico
LL-[26-29];LP:[19-20];IP:[7-9]
Proctor Modificado
3
Densidad máxima (t/m )
Humedad
óptima
CBR
>1,9
[10,2%-15,5%]
>50
[1,99-2,09]
[7,0%-10%]
<20
Granulometría
3
[31-36]
[38]
Tabla 2-3.- Propiedades del todo-uno de estériles de carbón
2.2.2.3.- Propiedades químicas
Los estériles, en general, poseen un elevado porcentaje de SiO2 (40-70%) y una importante
proporción de alúmina, Al2O3 (10-25%), siguiéndoles en importancia el Fe2O3, K2O y Na2O.
El contenido de azufre es variable, en general inferior al 2% (en algún caso 3,6%) y se
puede presentar bajo diversos compuestos químicos, siendo el más frecuente la pirita.
Asimismo, los estériles contienen carbono fijo en porcentajes que, una vez descontado las
cenizas y los volátiles, pueden llegar al 16% en los estériles de hulla y el 27% en los de
antracita.
En los estériles rojos, el porcentaje de sílice está entorno al 55% y el de alúmina al 25% y
suelen ser superiores al que presentan los estériles negros. El contenido de óxido férrico es
bastante variable, con valores medios cercanos al de los estériles negros (5%). Los estériles
rojos contienen sulfatos; dependiendo del porcentaje de éstos pueden presentar pH ácido. A
veces se ha detectado presencia de carbonatos. También pueden aparecer contenidos de
materia orgánica, en función de la norma que se aplique en su determinación. Si se
determina según la norma UNE 103204, es decir, cuando los valores que se obtienen de la
materia orgánica oxidable son superiores al 2%, que es el valor que en el PG3, art.333, se
considera para rocas marginales, y para su uso será necesario un estudio especial
aprobado por el Director de las Obras que justifique la valorización de este residuo. Si se
determina el porcentaje de materia orgánica descomponible, los valores que han obtenido
son muy bajos, del 0,1 a 0,36%).
En los estériles negros el porcentaje de sílice es del 50% aproximadamente, el de alúmina
es del 20% aproximadamente, y el óxido de hierro está entorno al 7%. La composición
química de los estériles negros es, pues, similar a la de la arcilla. Pueden presentar
contenidos de materia orgánica, según la norma que se aplique para su determinación.
23
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El contenido medio de carbón de los estériles de escombrera del Norte de España es del
orden del 5%, pudiendo dicho porcentaje llegar a ser hasta del 30% en las escombreras más
antiguas.
Los estériles suelen ser neutros o ligeramente alcalinos, pero en contacto con agua y en
presencia de piritas, pueden dar lugar a lixiviados ácidos; no obstante, éstos pueden ser
neutralizados rápidamente por reacción con los elementos alcalinos presentes en los
estériles.
En la Tabla 2-4 se recoge, a modo de resumen, la composición química media de los
estériles de carbón españoles.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
K2O
MgO
TiO2
CaO
Stotal
43-49
22-24
5-7
2,9-3,2
1,2-1,5
1,1-1,2
1,1-2,0
0,6-1,4
Tabla 2-4.- Composición química media de los estériles de carbón españoles
2.2.2.3.1.- Propiedades mecánicas
Los valores medios de compactación dan valores de densidad seca máxima superiores a 17
kN/m3, con unas humedades medias óptimas comprendidas entre 6 y 12%. Una
particularidad de estos materiales es su degradabilidad por efecto de la compactación, que
aumenta con la energía aplicada. Las consecuencias de este fenómeno se limitan a
aumentar el porcentaje de los tamaños más pequeños (significativa en el intervalo 10-20
mm), sin que varíe notablemente ni el porcentaje ni la plasticidad de los finos. Sin embargo,
una compactación muy intensa puede afectar negativamente a las propiedades físicas y
mecánicas del material (pe. el ángulo de rozamiento obtenido en ensayo triaxial pasa de 2932º a 13º).
El índice CBR está comprendido entre 8 y 29, con un valor medio del orden de 10. Los
parámetros de resistencia al corte en muestras del Reino Unido han dado valores del ángulo
de rozamiento entre 25 y 40º, aunque puede disminuir hasta 20º en los residuos más
meteorizados; la cohesión es del orden de 9 kPa en residuos no meteorizados e incluso
nula, pero puede llegar hasta 50 kPa y por encima de este valor en condiciones de mayor
alteración ambiental.
2.2.2.4.- Procesamiento
El tratamiento que cabe dar a los estériles de carbón es mecánico, consistiendo en
machaqueo más o menos intenso y posterior clasificación.
Para su empleo en la construcción de carreteras se requiere un machaqueo previo y la
clasificación de los áridos, con el fin de cumplir los husos granulométricos.
Para su utilización como material en capas de rellenos y terraplenes no se requiere en
principio ningún procesado; no obstante, en ocasiones, puede ser necesario realizar un
cribado para eliminar los tamaños grandes. En cuanto al empleo de estériles negros en la
explanada puede ser preciso eliminar también los tamaños inferiores a 20 mm, para reducir
la sensibilidad al agua del material extendido, ya que en el proceso de compactación se
produce una cierta degradación del material, particularmente del comprendido entre 10 y 19
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mm. No se ha observado un incremento apreciable del material inferior a 80 m por efecto
de la degradación debida a la compactación
2.2.2.5.- Propiedades del material procesado
2.2.2.5.1.- Propiedades físicas
Los estériles de lavadero suelen clasificarse granulométricamente en gruesos (>150 mm),
granos (10-150 mm) menudos (1-10 mm) y finos (<1 mm).
Los estériles rojos suelen prepararse en fracciones 0-10 (Izqda. de la ¡Error! No se
encuentra el origen de la referencia.) y 10-20 (Dcha. de la ¡Error! No se encuentra el
origen de la referencia.), obtenidas a partir de la trituración y clasificación del rechazo
obtenido en el tamiz 20-25 mm.
La densidad de las partículas del material procesado es del orden de 2,7 gr/cm3.
El formoshiste es un material obtenido generalmente in situ, con maquinaria como la que se
muestra en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., por cribado con cortes
en 16 y en 160 mm, rechazo nulo en 250 mm, admitiéndose hasta un 20% mayor de 160
mm y no más del 20% por debajo de 16 mm. El porcentaje de material inferior a 0,08 mm no
debe ser superior al 5%.
Figura 2-8.-- Maquinaría para todo-uno de estériles
Estudios realizados en España con muestras de estériles rojos y negros, tratados para su
utilización en carreteras, han mostrado las características que figuran en la Tabla 2-5.
ESTÉRIL ROJO TRITURADO
Granulometría
3
Continua
8 al 10% de tamaño inferior
a 0,08mm
ESTÉRIL NEGRO TRITURADO
(ELIMINANDO ANTES <25 mm)
Continua
6 al 8% de tamaño inferior a
0,08mm
Densidad (t/m )
2,74
2,71-2,75
Absorción (%)
3,2
1,28-2
25
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ESTÉRIL ROJO TRITURADO
Forma
Índice de Lajas
Índice de Agujas
ESTÉRIL NEGRO TRITURADO
(ELIMINANDO ANTES <25 mm)
32
43
Desgaste L.A.
28-29
23-28
Equivalente de Arena
50-87
33-50
Plasticidad
No plástico
Proctor Modificado
Densidad máxima
3
(t/m )
Humedad (%)
CBR
2,14
8,5
2,22-2,31
6,5
>50
20
Tabla 2-5.- Características de los estériles de carbón tratados
2.2.2.5.2.- Propiedades químicas
Uno de los aspectos más reseñables de estos materiales desde el punto de vista químico es
el de su capacidad para la generación de problemas derivados de la presencia de sulfatos.
Esta cuestión tiene un doble aspecto, por un lado hay que hablar de la eventualidad del
denominado “drenaje ácido de minas, (DAM)”, frecuente en la minería, y particularmente, en
la metálica y por otro, el de los sulfatos solubles. El primero de los aspectos no reviste gran
interés en ingeniería civil pero sí el segundo. Ambos problemas se presentan tanto en los
estériles negros como en los rojos, con mayor incidencia en estos últimos.
Cuantitativamente, el 71% de los estériles negros y el 49% de los rojos, presentan
contenidos de sulfatos solubles en agua inferiores a 2g/l y de sulfatos solubles en medio
ácido por debajo del 1%. El pH, para el National Coal Board (NCB), presenta un valor modal
de 7, aunque los estériles negros muestran cierto sesgo hacia la acidez. No obstante, el
rango de valores de pH de una suspensión acuosa de estériles se puede situar entre 4,2 y
8,5(13), mientras que el de contenido en sulfatos solubles se encuentra entre 0,6-7,0 g
SO3/l. Por último, la composición química de SiO2 presenta valores entre 38 y 60%, el
contenido de alúmina entre el 14 y el 30% mientras que el de Fe2O3 se encuentra entre el 3
y el 11%. Hay que señalar que los porcentajes de alúmina de estos residuos ha sido objeto
de estudios destinados a recuperar el aluminio existente en ellos.
2.2.2.5.3.- Propiedades Mecánicas
Las densidades obtenidas con diferentes porcentajes de menudos y granos varían entre
1,98 y 2,12 g/cm3, mientras que el índice CBR varió entre 8 y 21.
Por lo que respecta al “formoschiste, las propiedades mecánicas aportadas son un
coeficiente Deval húmedo superior a 1,2 y un coeficiente de los Ángeles inferior a 55,
propiedades ambas medidas sobre la fracción 25/50(2,7).
Los estériles rojos españoles alcanzan densidades entre 1,77 y 1,98 g/cm3 con humedades
en el rango 11-17.
Los CBRs (Proctor Normal) están comprendidos entre 28 y 82 y el coeficiente de los
Ángeles de 31. Con densidad máxima de Proctor Modificado (PM), los resultados varían
entre 1,82 y 2,14 g/cm3 y humedad óptima entre 6,5 y 16,5, CBR (PM) entre 44 y 113 y
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desgaste de los Ángeles entre 25 y 31. Para estos estudios, en los estériles rojos se realizó
una molienda del todo-uno a tamaños inferiores a 50 mm, con la finalidad de mejorar su
índice de forma. En los estériles negros, debido a su plasticidad y baja capacidad portante,
se realizó un corte a 25 mm, desechándose la fracción inferior a dicho tamaño que es la de
mayor contenido de material carbonoso. El material mayor de 25 mm se trituró a tamaño
inferior a 50 mm, según lo exigido para materiales granulares.
2.2.2.6.- Aplicaciones en obras de tierra y terraplenes
Los estériles de carbón se pueden emplear como materiales para la construcción de
carreteras, como terraplenes y rellenos, materiales granulares y zahorras y, materiales
estabilizados con cemento. Se están empleando en países del entorno como Alemania,
Reino Unido y Francia.
Para ello se montan plantas de tratamiento de los estériles para la obtención de los
correspondientes materiales, separados o no por tamaños, o de mezcla de los estériles con
conglomerantes hidráulicos, fundamentalmente cemento.
Se ha realizado un estudio en España para determinar la viabilidad técnica de la utilización
de los estériles en terraplenes y rellenos de carreteras, en el que, además de la realización
de ensayos de laboratorio y pruebas de compactación a gran escala, se construyó un
terraplén experimental a escala natural con estériles del carbón. Como fruto de este estudio,
en Asturias se han empleado desde 1989 hasta la fecha unos 6 millones de toneladas para
dicha aplicación.
Se ha observado que la utilización de estériles de producción reciente, pueden ser
ventajosamente utilizados en la ejecución de terraplenes, debido a que los tamaños grandes
generan los finos que rellenarán los huecos. La excepción a esta observación la
proporcionan los estériles con elevada presencia de bloques de arenisca, ya que éstos no
sufren este efecto.
Analizando concretamente los tipos de estériles, el todo uno de estériles negros se pueden
utilizar en la construcción de terraplenes y rellenos, como material de relleno general. A este
respecto se hacen recomendaciones tales como la eliminación de los elementos más
pizarrosos, especialmente, en condiciones de lluvia, para facilitar la puesta en obra. De igual
forma, debe evitarse la utilización de estos materiales en zonas inundables, a menos que se
interponga una capa de material insensible al agua. Los estériles del carbón cribados
podrían utilizarse en zonas inundables, así como en la del núcleo del relleno. En principio no
son considerados susceptibles de experimentar combustión espontánea si su contenido en
sulfuros oxidables es inferior al 0.06 % de sulfato, expresado como SO4. Debido a las
propiedades resistentes, pueden construirse taludes 3H:2V.
Los estériles rojos se citan como relleno y como material seleccionado granular para relleno
con usos en arranque de terraplén, material de drenaje y en contacto con agua. La
utilización de los estériles en explanada requiere cierto tratamiento, aunque sea somero,
como el que da lugar al formoschiste. Los estériles rojos “todo uno” están también muy
indicados para este empleo. En Francia se ha recurrido a la utilización de sesenta
centímetros de estériles rojos “todo uno” sobre un geotextil como apoyo del firme sobre
terrenos limosos húmedos de poca capacidad portante. En la normativa del Reino Unido, los
estériles rojos se proponen como material para explanada.
También se han realizado estudios en España, entre 1993 y 1995, para demostrar la validez
de la técnica de utilización de estériles del carbón como material de relleno en estructuras
de tierra reforzada. Se construyó un relleno experimental a escala real con muros de tierra
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reforzada, empleando como material de relleno estériles de escombrera. Se controló la
estructura durante y después de su construcción, siendo el comportamiento de los estériles
totalmente satisfactorio.
2.2.3.- Residuos de demolición y construcción (RCD)
2.2.3.1.- Origen
Los residuos de construcción y demolición (RCD) proceden en su mayor parte de derribos
de edificios o de rechazos de los materiales de construcción de las obras de nueva planta y
de pequeñas obras de reformas en viviendas o urbanizaciones. Se conocen habitualmente
como “escombros”. También abarca las actividades consistentes en la construcción,
reparación, reforma o demolición de una carretera, puerto, aeropuerto, ferrocarril, canal,
presa, instalación deportiva o de ocio, u otro análogo de ingeniería civil.
Una parte importante de estos residuos se llevan a vertederos, creando de esta forma un
gran impacto visual y paisajístico, además de un impacto ecológico negativo al rechazar
materiales que con un adecuado tratamiento, podrían ser reciclados. Se hace por tanto
necesaria su correcta gestión, de forma que se consiga reducir las cantidades generadas y
aprovechar el potencial que tienen como material secundario.
En la práctica, los residuos de construcción y demolición que son procesados para su
reciclaje incluyen una variada serie de materiales, entre los que se encuentran productos
cerámicos, residuos de hormigón, material asfáltico y en menor medida otros componentes
como madera, vidrio, plásticos, etc.
Dentro de los residuos de construcción y demolición (RCD) es posible hacer subdivisiones
fundamentadas principalmente en el origen del material; escombros mixtos o cerámicos, y
escombros de hormigón. En las figuras siguintes se muestra el aspecto de estos materiales.
Figura 2-9.-- Escombros mixtos o cerámicos
Figura 2-10.- Escombros de hormigón
Los escombros mixtos o cerámicos pueden tener dos orígenes muy diferentes:
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-
Residuos producidos en las operaciones de demolición de estructuras de edificación.
En España la mayor parte de los residuos de demolición lo forman este tipo de
residuos, con un porcentaje entorno al 80%. Proceden principalmente de
demoliciones de edificaciones. En este tipo de residuos se engloban materiales muy
variados como pueden ser: ladrillo, ladrillo silico-calcáreo mezclados o no con
hormigón, y pueden contener un elevado porcentaje de impurezas en el caso de que
no se realice una demolición selectiva.
-
En menor medida, ladrillos elaborados en fábricas, que son rechazados por no
cumplir las especificaciones pertinentes. En este caso se trata de materiales muy
homogéneos. Se estima que entorno al 5-10% de los ladrillos fabricados en
modernas fábricas automatizadas son rechazados debido a la no conformidad con
las especificaciones normativas.
Por su parte, los escombros de hormigón proceden mayoritariamente de las demoliciones de
obra civil.
2.2.3.2.- Propiedades
Las propiedades de los residuos de construcción y demolición varían notablemente en
función de su origen y composición. Es conveniente diferenciar entre los materiales que
tienen su origen en la construcción y demolición de edificación y estructuras, de los que
proceden de capas de firmes de hormigón. Los primeros pueden presentar en su
composición una amplia variedad de residuos, algunos incluso peligrosos, que pueden
contaminar otros valorizables y que en cualquier caso deben separarse, preferiblemente en
la propia obra. Los segundos, suelen presentar una mayor homogeneidad, menor presencia
de posibles productos contaminantes en origen, requieren en muchos casos equipos y
tecnología específica, y la incidencia del transporte en el coste de la valorización y puesta en
obra de los áridos reciclados en la misma carretera es menor.
2.2.3.2.1.- Propiedades físicas
El tamaño de los escombros es muy heterogéneo y depende del tipo de técnica de
demolición utilizada.
Estos residuos pueden tener impurezas y contaminantes como metales, vidrio, betún,
materia orgánica y yeso.
2.2.3.2.2.- Propiedades químicas
La composición química de los escombros mayoritariamente cerámicos es muy
heterogénea, dependiendo sus propiedades del componente principal. Como datos
orientativos se pueden tomar los que figuran en la siguiente tabla.
Escombros cerámicos
SiO2
40-50
Al2O3
6-8
Fe2O3
2-4
CaO
20-28
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MgO
0-1
Tabla 2-6.- Composición química de los escombros cerámicos
La composición química de los escombros de hormigón depende de la composición del
árido utilizado en su producción, puesto que más del 75% del total del hormigón lo
constituye el árido, siendo el resto los componentes de hidratación del cemento, silicatos y
aluminatos cálcicos hidratados o hidróxidos cálcicos. En función del árido utilizado (calizo o
silíceo) se pueden distinguir las composiciones químicas identificadas en la siguiente tabla.
Compuestos
Escombro silíceo (%)
Escombro calizo (%)
SiO2
45-60
4-5
Al2O3
15-20
1-2
Fe2O3
2-5
1-2
CaO
5-7
52-54
MgO
0,5-1,5
0,2-0,8
Tabla 2-7.- Composición química de los escombros de hormigón
2.2.3.3.- Procesamiento o transformación
Hay que diferenciar dos fases en el procesamiento o transformación de los RCDs: la
demolición y el reciclado de los materiales.
En los procesos de demolición, si los escombros van a ser reciclados, conviene utilizar
métodos que reduzcan in situ los escombros a tamaños que puedan ser tratados por el
triturador primario de la planta de reciclaje (menores de 1200 mm en plantas fijas y de 400700 mm para plantas móviles), ya que, en general el tamaño obtenido durante la demolición
es superior, tal y como se observa en la sigueinte fotografía. Asimismo, los procesos de
demolición selectiva son fundamentales para disminuir la presencia de impurezas en los
escombros, por ejemplo el yeso.
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Figura 2-11.--Aspecto del tamaño de los residuos obtenidos tras la demolición..
Asimismo, los procesos de demolición selectiva son fundamentales para disminuir la
presencia de impurezas en los escombros, por ejemplo el yeso.
Por su parte, en los procesos de reciclado es conveniente distinguir entre la forma de
transformación en función de si se realiza en plantas de transferencia o en plantas de
valorización.
Las plantas de transferencia son instalaciones para el depósito temporal de residuos de
construcción y demolición que han de ser tratados o eliminados en instalaciones localizadas
a grandes distancias. A veces es posible realizar la separación y clasificación de las
fracciones de los residuos con lo que se mejora la gestión en las plantas de valorización y
depósitos controlados que constituyen su destino final.
Las plantas de valorización son instalaciones de tratamiento de los residuos de construcción
y demolición en las que se depositan, seleccionan, clasifican y valorizan las diferentes
fracciones que contienen estos residuos, con el objetivo de obtener productos finales aptos
para su utilización.
Hay que indicar que, las plantas de producción de áridos reciclados son bastante similares a
las plantas de machaqueo de áridos naturales, incluyen machacadoras, cribas y dispositivos
de transporte (cintas transportadoras, cangilones, etc). Adicionalmente, disponen de equipos
para la eliminación de contaminantes y electroimanes para la separación del acero.
La planta de tratamiento debe asegurar unas máximas distancias de transporte, es decir,
situarse lo más cerca posible del centro de la ciudad donde se originan la mayoría de los
residuos de la construcción y donde se da una más amplia demanda de los áridos
reciclados. También se pueden habilitar vertederos temporales de residuos (plantas de
transferencia) y pequeñas plantas móviles que pueden emplearse para un tratamiento
primario de los residuos.
Los sistemas de procesamiento utilizados dependerán de la aplicación final que se le vaya a
dar al material reciclado (material para relleno, para zahorras en firmes para carreteras u
hormigón) y de la cantidad de impurezas que contenga.
Las plantas se pueden clasificar en:
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-
Plantas de 1ª generación: carecen de mecanismos de eliminación de
contaminantes, a excepción del acero.
-
Plantas de 2ª generación: añade al tipo anterior sistemas mecánicos o
manuales de eliminación de contaminantes previos al machaqueo, y
elementos de limpieza y clasificación del producto machacado, por vía seca o
húmeda. Son las más extendidas en el reciclado del hormigón.
-
Plantas de 3ª generación: dirigidas a una reutilización prácticamente integral
de otros materiales secundarios, considerados como contaminantes de los
áridos generados.
Además se puede realizar otra clasificación de las plantas según su capacidad de
desplazamiento en: móviles, semimóviles y fijas.
Las plantas móviles están constituidas por maquinaria y equipos de reciclaje móviles que,
aún disponiendo de una ubicación de referencia como almacén, suelen desplazarse a las
obras para reciclar en origen. Utilizan un remolque de lecho plano como plataforma para el
equipo de precribado, trituración, separación magnética y cribado final, junto con
transportadoras, conductos y controles. Los sistemas se pueden montar en menos de un día
mediante el despliegue de patas hidráulicas y la subida y alineación del equipo para
conseguir un correcto flujo de materiales. Pueden procesar hasta 100 toneladas a la hora,
suponiendo que la alimentación sea del mismo tamaño y que se emplee la separación
magnética y los sistemas de cribado. Estos equipos pueden procesar material con tamaño
inferior a 700 mm, siendo necesaria la reducción del tamaño de los bloques mayores
mediante martillos o cizallas hidráulicos.
Las plantas semimóviles, aunque también se entregan con camiones, son más grandes que
las unidades móviles y se puede tardar hasta tres días en montarlas para su operación en
un lugar determinado.
Las plantas fijas son instalaciones de reciclaje ubicadas en un emplazamiento fijo, con
autorización administrativa para el reciclaje de RCD, cuya maquinaria de reciclaje
(fundamentalmente los equipos de trituración) son fijos y no operan fuera del emplazamiento
donde están ubicados. Se montan de una forma permanente y proporcionan la mayor gama
de capacidad. Estas plantas son en líneas generales, similares a las empleadas para el
machaqueo de áridos naturales, si bien incorporan de forma específica elementos para la
separación de impurezas y otros contaminantes. Generalmente incluyen varios procesos de
trituración y pueden procesar entre 300 y 400 toneladas por hora. En las siguientes Figuras
se muestran detalles de una planta de valorización donde se tritura y separa el material en
diferentes fracciones de tamaño y donde se clasifica y selecciona el material.
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Figura 2-12.- Detalle de un acopio de material Figura 2-13.-Detalle de los procesos de
reciclado triturado y clasificado por tamaño.
selección y clasificación del material.
Una vez procesados los áridos se acopian en planta hasta su suministro. Para el caso
particular de la producción de áridos de hormigón este acopio debe realizarse teniendo en
cuenta que se deben almacenar por separado los áridos gruesos reciclados y los áridos
finos reciclados. En las siguientes Figuras se muestran ejemplos de material reciclado
acopiado.
Figura 2-14.- Acopio de material reciclado cerámico o Figura 2-15.- Acopio de material reciclado de
mixto.
hormigón.
2.2.3.4.- Propiedades del material procesado
Las características de los áridos de reciclados dependen:
-
De las características de los materiales de los que proceden.
-
De las características de los equipos de machaqueo utilizados en su producción.
-
De la naturaleza de los cribados que se hayan realizado.
-
De los procedimientos empleados para eliminar impurezas.
33
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Como se ha comentado con anterioridad, dentro de los RCD es posible hacer dos grandes
grupos, los áridos reciclados procedentes de materiales mixtos o cerámicos y los
procedentes de hormigón. Es por ello, que dentro de la caracterización de cada una de las
propiedades de los áridos se hace la diferencia en función del origen del árido.
2.2.3.4.1.- Propiedades físicas
Las propiedades físicas de los materiales mixtos o cerámicos dependen de la composición.
Se considera como áridos reciclados cerámicos a aquellos que contienen al menos un 65%
en peso de los siguientes componentes: ladrillo y ladrillo silico-calcáreo, mezclado o no con
hormigón.
La absorción del árido cerámico grueso suele variar entre 6 y 25%, aunque cuando el árido
reciclado incorpora además de material cerámico otros materiales como hormigón o árido
natural, la absorción suele situarse por debajo del 12%. La fracción fina del árido reciclado
presenta valores mucho mayores, hasta un 30%. La saturación de estos áridos se produce
después de 30 minutos sumergidos en agua.
La densidad depende del tipo de ladrillo usado y de la cantidad de arena utilizada en la
fabricación de los ladrillos. Como orden de magnitud se puede considerar que la densidad
del ladrillo triturado está entre 1200 y 1800 kg/m3, mientras que la densidad de conjunto está
comprendida entre 1000 y 1500 kg/m3.
El coeficiente de Los Ángeles puede ser muy variable, encontrándose valores comprendidos
entre 20% y 50%. Se pueden encontrar valores incluso más altos (hasta un 67%) cuando el
árido reciclado presenta elevados contenidos de mortero. En general, cuanto mayor es el
contenido de material cerámico, menor es el coeficiente de Los Ángeles, debido a la elevada
dureza del material cerámico.
Es importante tener en cuenta que un problema asociado a la utilización de áridos reciclados
cerámicos es la presencia de impurezas, sobre todo de madera, yeso o vidrio. Esas
impurezas afectan de manera importante a las propiedades.
Por su parte, el árido reciclado procedente del hormigón (se analiza el árido grueso con un
tamaño ≥4 mm y que representa el 70% al 90% de la masa total del hormigón original),
presenta una distribución granulométrica adecuada para casi todas las aplicaciones de
material granular en construcciones.
El coeficiente de forma del árido reciclado es similar al del árido natural, pudiendo presentar
un porcentaje de lajas inferior.
La textura de los áridos reciclados suele ser rugosa y porosa, debido a la presencia del
mortero de cemento que queda adherido a los áridos.
La densidad del árido reciclado es muy similar a la del hormigón original y algo menor que la
densidad del árido natural empleado para la producción de dicho hormigón, entre un 5-10%
menor, aunque se considera un árido de densidad normal (>2.000 kg/m3). Los valores más
habituales varían entre 2,07-2,65 kg/dm3 en el caso de la densidad real y entre 2,10-2,64
kg/dm3 para la densidad saturada con superficie seca. En el caso de las arenas recicladas,
el valor de su densidad es inferior a la de las gravas, por su mayor contenido de mortero
estando la densidad real en la generalidad de los casos por debajo de 2,3 kg/dm 3 y de 2,5 la
densidad saturada. Destacar que se puede establecer el control de la densidad como un
índice de la uniformidad del árido reciclado.
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La diferencia más marcada entre las propiedades de los áridos reciclados y los
convencionales, es la absorción, que depende de la composición del hormigón original,
situándose los valores más habituales entre 4-9%. Para las arenas recicladas, se obtienen
resultados superiores, debido a la alta absorción del mortero adherido que acumula la arena.
Así, los valores suelen situarse entre el 5 y el 15%.
Las gravas recicladas presentan un desgaste en el ensayo de Los Ángeles comprendido
entre 25-45%, por encima del que suele encontrarse en las gravas naturales. En cambio, los
ensayos de friabilidad realizados sobre arenas recicladas dan valores entre el 17 y 34%, que
también suelen encontrarse en las arenas naturales.
La peor calidad del árido reciclado es debida a la presencia de mortero adherido al árido
natural, cuyo porcentaje varía entre 25-60%. Algunos estudios han demostrado que el
contenido de mortero está directamente relacionado con otras propiedades como la
densidad, el coeficiente de Los Ángeles y la absorción. Debido a que las fracciones más
finas presentan mayor contenido de mortero, tienen por lo tanto una peor calidad.
2.2.3.4.2.- Propiedades químicas
Para los materiales mixtos o cerámicos, el contenido de sulfatos (SO3) que puede ser debido
a la presencia de mortero en los escombros, piezas de yeso u otros contaminantes, no
debería exceder de 1% en peso del árido seco. Aún con valores de SO3 del 1%, si los áridos
reciclados se utilizan en la fabricación de hormigón, éste puede sufrir una apreciable pérdida
de resistencia, principalmente cuando el contenido de cemento es bajo. Además, cuando se
utiliza ladrillo triturado como principal componente, la pérdida por ignición es menor de 5%
en peso, mientras que si se utiliza ladrillo silico-calcáreo u hormigón la pérdida es mayor.
Por su parte, la caracterización de las propiedades químicas de los áridos reciclados de
hormigón es similar a la del residuo del que proceden. Hay que tener en cuenta que una
parte de los componente de la hidratación del cemento queda adherida a las partículas,
especialmente a las más finas, que contaminan el árido reciclado. Entre los principales
posibles contaminantes en los áridos reciclados se pueden considerar: las arcillas y suelos
en general; el betún, los polímeros y los filleres expansivos procedentes de los sellados de
juntas, el yeso, los ladrillos, materiales orgánicos, metales, vidrio, áridos ligeros, partículas
de hormigón dañadas en un incendio, diversas sustancias reactivas y hormigón de cemento
aluminoso. La presencia de estos contaminantes en los áridos reciclados debe evaluarse y
limitarse para controlar los efectos sobre el nuevo hormigón o producto a que vayan a ser
destinados.
El contenido de cloruros puede ser elevado cuando el árido reciclado procede de
hormigones procedentes de obras marítimas, puentes en los que se utilicen sales fundentes,
etc., pero en el resto de los casos presenta unos niveles aceptables.
El contenido de sulfatos en este tipo de áridos no suele ser relevante. Los sulfatos presentes
en la pasta cemento del hormigón original y consecuentemente en el árido reciclado
obtenido no van a producir problemas en el hormigón nuevo. No obstante, si el árido
reciclado se obtiene de hormigón procedente de edificación, este valor podría ser más
elevado, siendo especialmente perjudiciales los procedentes de contaminantes como el
yeso.
El contenido total de álcalis en el árido reciclado es en general más elevado al del árido
natural, debido a los aportados por la pasta de cemento adherida al árido natural.
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La gran heterogeneidad de los áridos reciclados y la incorporación de algunas impurezas,
puede producir contaminación por lixiviados, especialmente cuando el árido reciclado se
utiliza en aplicaciones diferentes al hormigón, como rellenos o carreteras, y cuando
proceden de residuos de edificación, donde la concentración de impurezas es mayor. Sin
embargo, los ensayos consultados de lixiviación sobre el árido reciclado, así como sobre el
hormigón reciclado fabricado con él, han resultado en todos los casos favorables,
satisfaciendo las diferentes normativas.
Existen diversas normas de ensayo para determinar la concentración de metales pesados y
sustancias orgánicas en los lixiviados de los materiales de construcción:



La norma alemana DIN 4226-100:2000 “Áridos para hormigón y mortero. Áridos
reciclados”
la norma holandesa NEN 7345/95 “Leaching characteristics of solid earthy and stony
building and waste materials”, describe el ensayo de difusión para obtener los
lixiviados (medidos en mg/m2) en función del tiempo, para materiales de construcción
no granulares y materiales residuales.
la Norma europea EN 12457-2/02 “Characterisation of waste-Leaching-Compliance
test for leaching of granular waste materials and sludges-Part 2”
2.2.3.5.- Aplicaciones en obras de tierra y terraplenes
Los materiales procedentes de los áridos mixtos o cerámicos, concretamente los escombros
de mampostería, pueden utilizarse en terraplenes y obras de tierra con las adecuadas
condiciones de homogeneidad y limpieza, siendo muy recomendable eliminar el yeso por la
posibilidad de causar reacciones expansivas. Esto implica notables costes, por lo que el
objetivo es producir áridos que puedan ser utilizados en usos de mayor valorización, como
capas de firme de modo que se puedan compensar en la medida de lo posible dichos
costes. En el caso de áridos reciclados heterogéneos que no contengan sustancias
peligrosas ni contaminantes inertes se podrían utilizarse en la construcción de rellenos y
terraplenes, siendo interesante el aprovechamiento de la fracción 0/20 como material para la
construcción de terraplenes.
Por su parte, los residuos de la demolición de estructuras de hormigón pueden emplearse
en obras de tierra y terraplenes. Para esta valorización hay que tener en cuenta la
homogeneidad del residuo así como la ausencia de armaduras, contaminantes, y la
granulometría. El empleo de estos escombros “limpios” en terraplén supone desaprovechar
las posibilidades de estos materiales. Si a pesar de ello se utilizan en obras de tierra, se
haría como si de materiales naturales se tratara. Según la norma francesa NF P 11-300,
estos materiales están adscritos a la familia F7 de subproductos industriales y en este país
se empelan en terraplenes y explanada los materiales resultantes del pretratamiento y los
áridos reciclados no clasificados, siempre asociado a un tratamiento muy reducido, que
puede limitarse a un machaqueo primario para satisfacer las exigencias granulométricas y
en su caso, la eliminación de armaduras. Algunas administraciones norteamericanas de
carreteras permiten el empleo de trozos de hormigón, siempre que no se supere el tamaño
máximo (150-200 mm). En el caso de que el contenido en sulfatos solubles de los residuos,
determinado según la norma francesa XP P 18 581, fuera superior al 7‰, la norma
específica de terraplenes (NF P 11 300) señala que no se podrán estabilizar con ligantes
hidráulicos, ni utilizarlos en zonas próximas a obras o capas tratadas con cemento, o en
zonas inundables, ni tampoco en coronación de terraplenes.
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Para prevenir la expansividad, hay que prestar atención al azul de metileno y al contenido en
sulfatos, mientras que en la puesta en obra son la absorción de agua y la naturaleza frágil
de los áridos reciclados, las variables a atender especialmente. Los departamentos del
transporte de los estados de Illinois, Minnesotta y Montana tienen especificaciones para la
valorización de los escombros de hormigón y en particular, para los casos de empleo en
obras de tierra y estabilizaciones.
2.2.4.- Escorias de acería LD
2.2.4.1.- Origen
Las escorias de acería LD se originan en el proceso de afinado del arrabio obtenido en el
alto horno, eliminándose por oxidación, en todo o en parte, las impurezas existentes.
En el procedimiento Linz-Donawitz (LD) para la transformación de la fundición de hierro
procedente del horno alto en acero, el afino se lleva a cabo inyectando oxígeno a presión en
el baño que contiene las materias primas y las adiciones para la formación de escoria
(fundamentalmente cal, dolomía y espato). El oxígeno se insufla mediante una lanza
refrigerada hasta conseguir eliminar del arrabio el exceso de carbono y las impurezas que lo
acompañan. El carbono se elimina por oxidación en forma de gas (CO y CO2) y el resto de
impurezas queda en forma de escoria semipastosa que sobrenada por encima del acero;
ello permite separar la escoria de este por gravedad y enviarla a un foso donde se riega
hasta alcanzar temperaturas inferiores a 50ºC.
La escoria tiene, por tanto, como misión fundamental atrapar las impurezas, principalmente
fósforo y azufre. Por cada carga de fundición se añade 75-80 kg de cal y dolomía y se
retiran de 120 a 130 kg de escoria. La producción de escoria LD representa un 10% en peso
de la producción de acero. Finalizada la operación, el acero colado es transportado para su
completo afinado y ajuste de composición química y temperatura. En estas operaciones
finales se añaden las ferroaleaciones (manganeso, cromo, níquel, etc.), según el acero que
se quiera fabricar.
En la figura siguinte se muestra el material que resulta.
Figura 2-16.-- Escoria de acería LD
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A diferencia de otros subproductos generados durante la fabricación de acero, como por
ejemplo las escorias de alto horno, el empleo de escorias de acería LD ha sido menor
debido a la insuficiente estabilidad volumétrica y a la falta de regulación medioambiental
existente.
2.2.4.2.- Propiedades
2.2.4.2.1.- Propiedades Físicas
La escoria de acería LD es un material de tipo granular, de color gris claro en estado seco,
que tiene una cierta porosidad y textura rugosa. Las partículas tienen forma cúbica, con
escasa presencia de lajas. Tiene una densidad aparente elevada, del orden de 3 t/m3 o algo
superior, consecuencia de su contenido en hierro, que se da tanto en la forma de metal libre
como combinado en óxidos. La granulometría aproximada es 0/300. La absorción de agua
es moderada (inferior al 3%).
2.2.4.2.2.- Propiedades Químicas
La escoria de acería LD tiene una composición química muy diferente de la de las escorias
de alto horno; en particular, contiene menos alúmina y sílice y bastante más cal, una parte
de ella en forma libre; además, contiene una importante proporción de óxidos de hierro. El
contenido en CaO está comprendido entre el 45 y 50%, siendo ésta, quizá, la propiedad
química más importante desde el punto de vista de su utilización en la construcción de
carreteras, pues hace que las escorias presenten alta higroscopicidad, lo que favorece la
hidratación de la cal que se transforma en hidróxido de calcio Ca(OH)2, que puede causar
expansión al mismo tiempo que disgregación del material. Las escorias de acería contienen
más hierro, tanto en su forma libre como combinada en óxidos, que las escorias de alto
horno, lo que incrementa la densidad de este material. Por el contrario, el contenido de
azufre total es bajo. El pH de las escorias de acería LD es alcalino (pH > 11 o 12).
2.2.4.2.3.- Propiedades Mecánicas
Las escorias de acería tienen muy buena angulosidad y una elevada dureza (6-7 en la
escala de Mohs), así como una elevada resistencia al corte y a la abrasión, si bien estudios
recientes muestran que la velocidad en el proceso de enfriamiento de la escoria puede
afectar a las características físicas mencionadas anteriormente, así como a su composición
química y mineralógica, pudiendo haber cierta variabilidad en las características esperadas
del material.
2.2.4.3.- Procesamiento
La escoria, que se encuentra en forma semipastosa sobrenadando por encima de acero, se
separa de éste y se envía a un foso, donde se riega hasta alcanzar temperaturas inferiores a
50ºC, y se transporta a la planta de procesado. Allí se separan, mediante electroimanes, las
chatarras superiores a 80 mm, pasando el material restante a la instalación de machaqueo.
Mediante machacadoras de mandíbulas y molinos de conos se reducen a tamaños inferiores
a 50 mm. De esta escoria se elimina de nuevo el hierro mediante electroimanes y se
clasifica en distintos tamaños. El procesado se completa, en su caso, con el envejecimiento
de la escoria en parque, regándola con agua para conseguir hidratar los elementos
inestables.
38
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2.2.4.4.- Propiedades del material procesado
2.2.4.4.1.- Composición química y mineralógica
En la Tabla 2-8 se presenta la composición química media de una escoria de acería tipo LDIII, que fue objeto de un estudio encargado por ENSIDESA al CEDEX en 1990. Estos datos
corresponden al análisis medio de 1000 coladas y la variación que se encontró entre los
valores puntuales no fue muy importante
CaO SiO2 Al2O3 MgO
%
48,00 16,00 1,20
Fe
TOTAL
5,20
16,04
MnO
K2O
P2O5
Cu
Mo
5,90
0,20
0,50
0,03
0,08
As
Cd
B
< 1 < 0,5
0,17
ppm ppm
Tabla 2-8.- Composición química media de la escoria de la acería LD-III
Desde el punto de vista mineralógico las escoria LD presenta en su composición diferentes
fases: silicatos bi y tricálcico, wustita combinación de óxido de hierro y manganeso (FeO y
MnO), ferrito bicálcico y cal, más o menos impregnada de óxidos metálicos, responsable
de la presencia de cal libre.
En la Tabla 2-9 se presenta los principales elementos químicos a tener en cuenta en función
de sus posibles aplicaciones.
Si
Carreteras
Hormigones
Cerámica
Clinker
Corrector de
acidez
MN
P
Fe
Bajo
Bajo
Mg
Ca
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Bajo
Alto
Al
Alto
Alto
Tabla 2-9.- Elementos químicos a tener en cuenta a la hora de valorar la escoria en distintas aplicaciones
2.2.4.4.2.- Inestabilidad volumétrica
La presencia en la escoria de cal libre, y de magnesia en menor medida, constituye un factor
potencial de inestabilidad. Estos óxidos tienden a hidratarse desprendiendo calor y
produciendo un hinchamiento que puede provocar la disgregación del material y la evolución
de la granulometría hacia tamaños más pequeños. Este fenómeno puede producirse en el
transcurso de pocas semanas o de varios meses, según se produzca la hidratación de la cal
o magnesia libre.
En este sentido, el Centro de Estudios de Carreteras del CEDEX, puso a punto en 1990 la
norma NLT-361/91 “Determinación del grado de envejecimiento en escorias de acería”, para
caracterizar en laboratorio las escorias de acería en relación con su posible expansión.
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El procedimiento más utilizado para reducir al mínimo los fenómenos de inestabilidad
volumétrica es el de envejecer la escoria, en parte machacada y en su estado final,
regándola con agua natural, salada, acidulada o agua caliente para conseguir hidratar los
elementos inestables. Se ha comprobado que el envejecimiento al aire sin riego de agua no
ofrece garantías y, por otra parte, se ha comprobado que los montones deben tener una
altura máxima de 1,5 – 2 m.
El contenido de la cal libre puede variar para distintas escorias entre el 1% y el 15%. Los
límites por debajo de los cuales puede considerarse segura la utilización de la escoria
dependen del uso que se pretenda dar. Si se utiliza en capas granulares, los límites
empleados oscilan entre el 4% y el 7%, según los países; para aplicaciones en capas
bituminosas, en las que los áridos quedan impermeabilizados por una película de betún,
algunos países permiten el empleo de escoria sea cual sea el contenido de cal.
2.2.4.4.3.- Propiedades físicas
La escoria de acería LD se caracteriza por ser un árido muy limpio, pesado, anguloso, poco
pulimentable y de gran dureza.
En la Tabla 2-10 se resumen las características físicas de la escoria LD-III ensayada en el
CEDEX, sobre las fracciones 5/10 y 10/20 suministradas por ENSIDESA, adecuadamente
combinadas para obtener las granulometrías y tamaños especificados en los ensayos. Los
resultados que se presentan no son de aplicación general a todas las escorias de acería
que, si bien tienen en común su gran dureza pueden presentar coeficientes de pulimento
acelerado mucho menores. Esta propiedad podría estar estrechamente relacionada con las
posibles variaciones en el proceso de producción del acero.
ENSAYO
RESULTADO
Partículas con dos o más caras de fractura
100 %
Limpieza superficial
0,02 %
Resistencia al desgaste de los áridos por medio de la máquina de Los
Angeles
14,6 %
Pulimento acelerado de los áridos
0,55 %
Índice de lajas
7%
Peso específico de las partículas
3,45 t/m3
Porosidad (Aceite de parafina)
4,33 %
Tabla 2-10.- Características físicas de la escoria LD-III ensayada en el CEDEX, sobre las fracciones 5/10 y
10/20
En la siguiente tabla se presentan las propiedades físicas de una escoria de acería LD
empleada en un estudio, realizado en 2010 en China, para su uso en mezclas bituminosas.
La escoria LD se trató previamente mediante un procedimiento mejorado consistente en tres
fases: aglomeración, enfriamiento y desintegración. Este nuevo método de estabilización
produciría una escoria más estable, con menos partículas planas y alargadas y, con cerca
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del 100% de la superficie machacada. Los datos de la escoria se compararon con los del
árido natural (granito) empleado junto con la escoria en la mezcla estudiada. El tamaño
máximo de las partículas de ambos materiales fue de 12,5 mm.
PROPIEDADES FÍSICAS
Escoria Acería LD
Árido Natural
Partículas con tres o más caras de fractura
96,20 %
54,30 %
Resistencia al desgaste de los Angeles
13,24 %
28 %
Índice de lajas (por encima 1:3 )
0,9 %
9,8 %
Peso específico de las partículas
3,40 t/m3
2,61 t/m3
Absorción de agua
2,61 %
1,76 %
Tabla 2-11.- Características físicas de la escoria de acería LD estudiada para su empleo en una mezcla
bituminosa
La escoria LD tiene una estructura más porosa, por lo que presenta una mayor absorción de
agua; posee valores bajos de resistencia al desgaste de los Ángeles y del índice de lajas y,
un valor cercano al 100% de caras fracturadas. Estas características proporcionarían una
fuerte trabazón en los áridos e incrementarían la resistencia a la rotura, lo que sería
beneficioso para su empleo en carreteras con tráfico pesado.
2.2.4.5.- Aplicaciones
Las escorias de acería LD están siendo utilizadas en España y en otros países con acerías
como: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Canadá, China, Francia, Inglaterra, Japón, Suecia
y USA. En Japón, la tasa de reciclado es cercana al 100% (fuente: Nippon Slag Association)
Las aplicaciones más importantes de la escoria de acería LD son en obra civil como árido de
calidad y en agricultura. En agricultura se usa como corrector de acidez dado su alto
contenido en calcio que hace que su pH sea muy elevado, pudiendo neutralizar pH ácidos.
El escombro de acería LD se podría utilizar en la construcción de rellenos y terraplenes pero
no está extendido su empleo porque se infravalora su posible aprovechamiento en otros
usos de mayor.
Recientemente, se han iniciado estudios para su empleo como balasto en obras de
ferrocarril. De los trabajos publicados en 2012 por EUROSLAG y EUROFER, cabe señalar
que llas escorias LD una vez procesadas en planta (machaqueo, separación del hierro,
selección por tamaños y reducción de la cal libre), para obtener el tamaño adecuado junto
con otras especificaciones del balasto, se pueden emplear como balasto.
También se pueden destacar En Brasil, a principio de los años 90 se hicieron unos primeros
ensayos para estudiar el posible uso de las escorias LD como balasto y a finales de los 90
se empezaron a emplear como balasto de forma regular, para lo cual se elaboraron
especificaciones técnicas de uso (las principales propiedades de la escoria se muestran en
la Tabla 2-12). En total se emplearon cerca de 1 Mt de escorias que habían estado
almacenadas durante dos años; en el año 2006 se detectaron problemas relacionados con
el tamaño de partícula y errores en la señal debidos a la conductividad eléctrica de la
escoria; En Brasil en 2007 se dejaron de emplear como balastro.
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PROPIEDADES FÍSICAS
Especificaciones Técnicas
Resultados Escoria Acería LD
Partículas desmenuzables
<5%
3%
Material pulverulento
<1%
0,5
Terrones de arcilla
< 0,5 %
no
Resistencia al desgaste de los Ángeles
< 40 %
15 %
Peso (kg) por metro cúbico
1.400 kg/m
3
2.800 kg/m
3
Tabla 2-12.- Especificaciones técnicas bajo contrato de la escoria de acería LD
Los principales problemas detectados fueron: problemas de drenaje de la vía y efecto
hormigón en el balasto, debido al fenómeno de expansión que genera esfuerzos internos
causando daños en la estructura y generando finos (partículas desmenuzables de 11% a
1%); fuga de corriente eléctrica y error en la detección de la señal debido a la presencia de
elemento metálicos.
Para solucionar el problema se llevó a cabo un proyecto de investigación con la participación
de ArcelorMittal con el fin de encontrar un método de curado de la escoria con el que se
disminuyera el contenido en CaO (max 3%) y permitiera su empleo como balasto. Para ello
se siguieron las siguientes pautas:
- Se construyó un simulador de vía férrea en el que se instaló un equipo de medida para
chequear la resistencia eléctrica, además de un pluviómetro. Se comprobó que las
principales fugas de corriente aparecen tras periodos de lluvia, incrementándose por el
mal sistema de drenaje debido a los finos de la escoria.
- Se estudió en laboratorio el efecto sufrido por la escoria sumergida en agua,
observándose que tras once ciclos de agua el pH del agua disminuyó de 12 a 10,
también disminuyeron el contenido de CaO por disolución y la conductividad eléctrica,
por otro lado la resistencia eléctrica aumentó.
- También se estudiaron (midiendo temperatura, humedad, precipitaciones y valor de
CO2) tres formas distintas de almacenar la escoria: extendida (30 cm de alto), en forma
de cono (2 m de alto) y, de forma habitual (4 m de alto). Los resultados obtenidos con
distintos periodos de tiempo se expresan en la Tabla 2-13.
2
Capacidad (16 m )
CaO T0
CaO T45
CaO T60
Extendida
8 toneladas
8,03
2,8
1,5
Forma de cono
25 toneladas
8,03
3,11
1,7
Forma habitual
50 toneladas
8,03
-
-
Tabla 2-13.- Resultados obtenidos en las distintas disposiciones de curado
Tras el tratamiento de curado de las escorias para el balasto, se tamizaron y se rechazó el
25% (tamaño de partícula < 32 mm), quedando resuelto tanto el problema del tamaño de los
42
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finos como el de la baja resistividad eléctrica; posteriormente se ensayaron sus propiedades
físicas. El material fino rechazado se puede emplear en carreteras por su baja expansividad
y alta demanda. En la tabla 8 se pueden comparar algunas de las propiedades antes del
tratamiento con las resultantes tras el curado de 60 días de la escoria almacenada en forma
de cono.
Como caso especial de aplicación a continuación se describe el comportamiento
medioambiental de una plataforma experimental de carretera con escoria de acería LD
En Francia se llevó a cabo un estudio en 2008, dentro del programa de investigación
ECLAIR, a fin de desarrollar un modelo de comportamiento medioambiental de una escoria
de acería LD en una plataforma experimental de carretera no pavimentada y sin tráfico. La
escoria empleada se envejeció durante tres años.
La mezcla constó de tres fracciones granulométricas de 0-2 mm, 2-4 mm y 4-6 mm en las
mismas proporciones. Debido a que la compactación superficial fue heterogénea
aparecieron dos tipos diferentes de superficie: una con material grueso y otra con material
más fino. La parte inferior de la estructura se equipó con un sistema de drenaje para recoger
el agua de lluvia infiltrada.
La caracterización química de la escoria empleada tenía un alto contenido de calcio (40,7%
como CaO), hierro (29,8% como Fe2O3) y silicio (16% como SiO2).
Durante un año se hizo un seguimiento de la emisión potencial y el impacto de elementos
traza metálicos contaminantes, especialmente Cr, V y Ba, presentes en las fases minerales
de la escoria, y movilizados durante la infiltración de agua a través de la estructura, del que
se destacan los siguientes resultados:
- La concentración de cal libre, aún después de 3 años de envejecimiento, fue de
aproximadamente el 6%. La evaluación del potencial de hinchamiento de la escoria
(ensayo de expansión steam test) mostró un aumento de volumen de hasta el 20%.
- La diferente permeabilidad entre el material grueso y el más fino con el tiempo
tendió a disminuir, volviéndose más homogénea, y esto puede ser debido a la
reacción de los minerales de la escoria con el agua y el CO2 atmosférico que induce
a la carbonatación y precipitación. Las curvas de conductividad hidráulica obtenidas,
el comportamiento de la escoria se asemejarían a las de una marga arenosa.
- Excepto en el caso del Ba, las concentraciones de los elementos traza Cr y V han
resultado generalmente bajas en aguas de filtración y en los resultados de los
ensayos de lixiviados. Estos metales se localizan en fases minerales ferrosas
bastante estables, en cambio el V se asocia a silicatos más reactivos. El pH es muy
alcalino (> 12).
- El estudio ecotoxicológico realizado con lombrices de tierra no reveló ningún efecto
de toxicidad en las aguas de filtración respecto al hábitat.
2.2.5.- Arlita o arcilla expandida
La arcilla expandida es un material inerte de origen cerámico, con una estructura altamente
porosa, derivada de la expansión a altas temperaturas, lo que le confiere una gran ligereza.
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La densidad varía entre los 325kg/m3 y los 750kg/m3, siendo tanto menor cuanto mayor es el
tamaño de grano debido a una mayor expansión. Estas densidades son del orden de unas
cinco veces inferior es a la de la arcilla común y suelos convencionales.
La granulometría habitual de este árido cerámico varía entre los 10 y los 16mm, hasta
diámetros inferiores a 5mm.
La ventaja más notable de la arcilla expandida o arlita es su relación entre peso y capacidad
resistente, que le viene conferida de su estructura interna a modo de celdas y su caparazón
duro. Por esta razón se la emplea generalmente como material de relleno de bajo peso en
aquellos casos en que se requiere una cierta resistencia mecánica.
Este material no contiene elementos orgánicos con lo que es imputrescible, no se degrada
con el tiempo, incluso en malas condiciones de temperatura y humedad extrema. Asimismo
resiste bien a los ácidos, materiales básicos disolventes conservando inalterables sus
características.
Otra característica de este material es su resistencia al fuego. Como se clinkeriza a 1200ºC
es prácticamente indestructible incluso en los casos más desastrosos.
Al tratarse de un material puramente granular presenta una cohesión nula con un ángulo de
rozamiento interno que está en torno a 37º.
En la figura siguiente se muestra el aspecto que presenta este material.
Figura 2-17.-- Arcilla expandida
La arlita posee una elevada resistencia intrínseca lo que la hace apta para su utilización,
tanto en morteros aislantes como en hormigones ligeros de altas prestaciones. El método de
aplicación más usado es la mezcla de arlita con aproximadamente un 15 a 20% de cemento
creando el mortero de arlita. Se usa como recrecido en forjados y soleras. Del mismo modo,
es una solución habitual en obras de ingeniería civil para relleno en excavaciones.
Para la puesta en obra de este material es necesaria la colocación previa de un geotextil y
realizar el extendido del material sobre el mismo. La arlita se puede extender en tongadas
de hasta 1m de espesor y su compactación se puede llevar a cabo con maquinaria
convencional sobre orugas realizando cuatro pasadas sobre cada capa. Una vez finalizado
dicho proceso se coloca otro geotextil sobre dicho material seguido de un paquete de firme
que en ningún caso podrá tener un espesor inferior a 60 cm.
44
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Invertimos en su futuro
2.2.6.- Poliestireno expandido
El Poliestireno Expandido (EPS) se define técnicamente como: "Material plástico celular y
rígido fabricado a partir del moldeo de perlas pre expandidas de poliestireno expandible o
uno de sus copolímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire". En la
figura se muestra el aspecto que presenta el material.
Figura 2-18.- Poliestireno expandido
Este material se caracteriza por ser extraordinariamente ligero aunque resistente.
Dependiendo de las aplicaciones las densidades varían en el rango de los 10kg/m3 hasta los
35kg/m3. A parte de su ligereza se pueden resaltar otras muchas propiedades que lo hacen
adecuado para su uso en terraplenes.
En relación al comportamiento deformacional bajo condiciones específicas de carga a
compresión y temperatura, se ha visto que depende de la temperatura medioambiental,
siendo mayor la deformación cuanto mayor es la temperatura, tal y como muestra la
siguiente figura:
Figura 2-19.- Comportamiento presión-deformación en función de la temperatura (IDAE, 2007).
45
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En cuanto a su resistencia a flexión, la norma UNE-EN 12089 exige que el nivel mínimo de
esta propiedad sea de 50 kPa (para asegurar la manipulación) pero permite que se declaren
otros niveles superiores hasta 750kPa. Un adecuado nivel de esta propiedad asegura una
buena cohesión del material y, por tanto, unas propiedades de absorción de agua. (IDAE,
2007).
En relación con la fluencia a compresión, que es la deformación bajo una carga específica
(σc) en relación con el tiempo y que por tanto indica la reducción total de espesor, el EPS
presenta unos valores de fluencia a compresión que no exceden del 2% para una
compresión permanente de 30 kPa durante 50 años (UNE-EN 13163).
En relación a la absorción de agua por inmersión medida de acurdo con la norma UNE-EN
12087 está es inferior en todos los casos al 5%.
Por otra parte, el material es imputrescible, no enmohece y no se descompone; tampoco se
ve atacado por las bacterias del suelo y no tiene ninguna influencia medioambiental
perjudicial que pudiera ser peligroso para las aguas.
En cuanto al efecto de la temperatura, mantiene las dimensiones estables hasta los 85ºC.
2.3.- RESUMEN DE LAS CARACTERISTICAS Y CONDICIONES DE PUESTA EN OBRA
DE LOS MATERIALES MARGINALES NATURALES, RESIDUOS Y MATERIALES
LIGEROS
En los epígrafes anteriores se han descrito las características principales de los materiales
marginales tipo residuos y de los materiales ligeros de los que se dispone abundante
información y experiencia para su empleo en terraplén. En este apartado se presenta un
resumen de lo expuesto anteriormente, recogido a modo de tablas, señalando las
características más importantes de dichos materiales.
MATERIALES MARGINALES NATURALES
TIPO DE
MATERIAL
PROPIEDADES PRINCIPALES
Suelo
expansivo
Hinchamiento libre > 3%
Suelo
colapsable
Asiento > 1% a 0,2 Mpa
46
FOTO
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Suelo con yeso
Alto contenido en yeso.
Susceptible al agua.
Suelo con sales
solubles
Contenido en sales solubles > 1%
Susceptible al agua.
Suelo con
materia
orgánica
Alta deformabilidad.
Alta degradabilidad.
Elevada humedad.
Tabla 2-14.- Propiedades de los materiales marginales naturales
MATERIALES MARGINALES TIPO RESIDUOS
TIPO DE
MATERIAL
NFU
Estériles del
carbón
Negros
Estériles de
carbón Rojos
PROPIEDADES PRINCIPALES
Tamaño residuo troceado: 75 y 350 mm
3
Densidad del NFU sin compactar: 150 y 535 kg/m
3
Densidad del NFU compactado: 630 y 840 kg/m
Alta elasticidad.
Resistencia al corte:
-2
Permeabilidad similar a las arenas: 5 x 10 cm/s..
Poco compactable.
Elevada resistencia al corte
Absorbente de vibraciones
Metales pesados < 0,1%
Resistencia a la acción de los mohos, calor, humedad, luz solar
y rayos ultravioletas,
No biodegradables ni tóxicos y no desarrollo bacteriológico.
Baja plasticidad, incluso nula.
Granulometría Continua: <5% inf.0,08mm
Densidad: 2,70-2, 73 t/m3
CBR: >50
Proctor Modificado: >1,9 t/m3
Humedad óptima: 10,2%-15,5%
Alta degradabilidad bajo presiones elevadas.
Plasticidad: LL: 26-20 y LP: 19-20
Granulometría Continua: <5% inf.0,08mm
Densidad: 2,74 t/m3
CBR: <20
Proctor Modificado: 1,9 – 2,1t/m3
Humedad óptima: 7%-10%
Alta degradabilidad bajo presiones elevadas
47
FOTO
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RCD
Estéril de
acería LD
Características dependientes de origen cerámico u hormigón
Tratamiento en plantas similares a los de áridos naturales.
Áridos cerámicos: Absorción 6-25%, Densidad; 1200-1800
3
kg/m , DLA: 20-50%.
3
Áridos hormigón: Absorción 5-15%, Densidad; 2,1-2,6 kg/dm ,
DLA: bajos
Áridos cerámicos problemas por presencia de yeso. Necesaria
su eliminación.
Áridos de hormigón: presencia de cloruros (procedencia
marina). Necesaria eliminación de armaduras y no se puede
estabilizar con ligantes hidráulicos.
3
Material algo poroso y muy denso, con ap 3 t/m .
Absorción<3%
Cal libre: 1% y el 15%.
Elevada resistencia al corte.
DLA entorno al 15%
Potencialmente inestable por la presencia de cal libre, y algo de
magnesia, se traduce en problemas de expansividad. Tarda
semanas-meses en hidratarse.
Su aplicación pasa por intentar reducir el porcentaje de CaO
Tabla 2-15.- Propiedades de los materiales marginales tipo residuos
MATERIALES MARGINALES LIGEROS
TIPO DE MATERIAL
PROPIEDADES PRINCIPALES
FOTO
3
Arlita
Baja densidad: 325-750 kg/m .
Transmite poca carga.
Resistente a la compresión.
Resistente al fuego. No se degrada
Ángulo de rozamiento: 37º. Cohesión nula.
3
Poliestireno expandido
Baja densidad: 10-35 kg/m .
Transmite poca carga.
Deformabilidad varía con la temperatura
Resistencia a flexión: 50-750 kPa.
Absorción <5%
No se ve afectada por agentes externos
Tabla 2-16.- Propiedades de los materiales ligeros
En relación a las condiciones de puesta en obra y posibilidades de empleo de estos, en las
tablas siguientes se recogen los aspectos más relevantes.
MATERIALES MARGINALES NATURALES
Tipo de material
Suelo colapsable
NLT 114 y UNE 103500
Principal
característica
Observaciones
Asiento>1%
a 0,2 MPa
-1% wopt < w < 3% wopt
Deben compactarse del lado húmedo.
48
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MATERIALES MARGINALES NATURALES
Tipo de material
Principal
característica
Suelo expansivo
UNE 103601 y UNE 103500
H.L. > 3%
0,2-2%
2-5%
Suelo con yesos
NLT 114
5-20%
>20%
Suelo con otras sales
solublesNLT 114
Materia
UNE 103204
orgánica
0,2-1%
>1%
H≤5my
m.o.≤ 5%
H≥5my
m.o. > 2%
Observaciones
-1% wopt < w < 3% wopt
Deben compactarse ligeramente del lado húmedo.
Se prefiere el PN como Próctor de referencia.
No es necesario adoptar ninguna precaución especial en
coronación y espaldones.
Adopción de cuidados y materiales de características especiales en
coronación y en los espaldones, indicados en el Proyecto.
Se debe determinar el posible carácter expansivo o colapsable de
estos suelos.
Medidas de drenaje e impermeabilizaciones para impedir la entrada
de agua.
Justificar la eficacia de las medidas adoptadas mediante estudio
especial.
Estudiar la expansividad y la colapsabilidad. Posible agresividad de
estas sales al hormigón. Posible contaminación a suelos
colindantes.
Posible uso si se justifica en Proyecto.
No es necesario adoptar ninguna precaución especial en
coronación y espaldones.
Se requiere un estudio especial
Deben considerarse en el Proyecto las deformaciones previsibles.
Tabla 2-17.- Observaciones para la puesta en obra de materiales marginales naturales
MATERIALES MARGINALES TIPO RESIDUOS
Tipo de
material
NFU
Principal
característica
Baja densidad
3
<0,8 kg/cm
compactado
Observaciones
- Las piezas de NFUt sólo se pueden colocar en el núcleo
- Las capas de NFUt han de colocarse por encima del máximo nivel freático
esperable y de la cota de inundación prevista.
- La cara inferior de las capas de NFUt debe estar situada, al menos, a 1 m por
encima de la cota superior del terreno natural.
- La cara superior de la capa de NFUt de mayor cota debe estar, como mínimo, a
1 m de la cara superior de la coronación del terraplén.
- El espesor de las capas de NFUt no debe ser mayor de 3 m.
- Las capas de NFUt han de envolverse en geotextiles para evitar la percolación
de partículas de suelo entre las tiras de NFUt.
- La distribución de tamaños y el contenido de alambres expuestos del material
NFUt serán los de un material Tipo B (Clase II) de la Norma ASTM D6270-08ε1.
- Para una mezcla de relleno NFUt-suelo con las mejores características
mecánicas posibles, lo más idóneo es fabricarla al 50% en volumen de ambos
materiales.
- Las capas intermedias de material térreo que hacen refuerzo estructural deben
tener un espesor mínimo de 1 m y estar exentas de materia orgánica.
- Los espaldones del relleno deben asegurar la impermeabilidad ante el agua o
aire, y tener anchura suficiente para su adecuada compactación.
- La capa de coronación ha de minimizar la infiltración del agua de lluvia hacia las
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capas de NFUt, drenándola con una ligera pendiente lejos de la estructura
Posibilidad de
autocombustión
de los estériles
negros
Estériles de
carbón
RCD
Escorias
acería
de
- Compactación con la W op o con humedades algo inferiores
- Buen estudio del número de pasadas necesarias para correcta compactación.
Exceso de pasadas provoca la degradación del material.
- Espesores de tongada inferiores a 50-60 cm.
- Estériles negro no utilizables en zonas inundables. Además deben eliminarse los
fragmentos pizarrosos.
Presencia de
yeso
- Limitación del contenido de áridos reciclados cerámicos.
- Mayor aportación de agua durante la compactación por su elevada absorción.
- Eliminación de impurezas (vidrios, plásticos…).
- Control del contenido en materia orgánica.
- Control del contenido en yeso y otras sales solubles. Los áridos reciclados
lavados con agua presentan menor proporción de yeso.
Presencia de
CaO libre
- Se debe controlar la cantidad de CaO libre para evitar problemas de
expansividad.
Tabla 2-18.- Observaciones para la puesta en obra de materiales marginales tipo residuo
MATERIALES MARGINALES LIGEROS
Tipo de
material
Principal
característica
Arlita
Densidad: 3253
750kg/m
Ángulo de
rozamiento:37º
Poliestileno
expandido
Elevada
resistencia a
compresión y muy
ligero
Observaciones
La base sobre la que se coloca la arlita debe estar recubierta por un geotextil.
El espesor máximo de la tongada de arlita es de 1 m.
La compactación de la tongada se realiza con maquinaria convencional montada
sobre orugas. Se deben realizar 4 pasadas.
Se sella el conjunto de arlita con un geotextil.
El espesor del paquete de firme superior debe ser de al menos 60 cm.
Aplicable a terrenos con baja capacidad portante sobre los que se quiera
construir el terraplén o de acceso a estructuras.
Tabla 2-19.- Observaciones para la puesta en obra de materiales ligeros.
50
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3.- EXPERIENCIAS DE USO EN ESPAÑA DE DIFERENTES MATERIALES
MARGINALES EN TERRAPLENES DE CARRETERAS
3.1.- EXPERIENCIAS Y APLICACIONES DE MATERIALES NATURALES
MARGINALES
3.1.1.- A-23. Villanueva de Gállego-Zuera

Contexto general
En 1994 se realizó el proyecto de la autovía de Mudéjar, A-23, correspondiente al
tramo Villanueva de Gállego – Zuera, en la provincia de Zaragoza (Rivera Blasco,
2005). Las obras comenzaron en septiembre de 1995 y el tramo se puso en servicio
en 1998. En la Figura 3-1 se recoge el mapa de situación de la obra
Figura 3-1: Ubicación de la obra (Rivera Blasco, 2005).

Caracterización de los materiales
El trazado transcurría por una zona compuesta por materiales yesíferos. En particular
se podían encontrar las siguientes unidades geológicas:
-Mioceno formado por yesos masivos blancos y grises (Figura 3-2). Consistía en una
formación con alternancia de yesos blancos y margas yesíferas con una disposición
horizontal. Se trataba de formación ripable, si bien es cierto que en algún caso
presentaba alguna dificultad para ello. Como características se pude citar su contenido
de sulfatos (superior al 20%), y unas tensiones admisibles que variaban entre 2 y 4
kg/cm2.
51
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Invertimos en su futuro
-Cuaternario yesífero que se encontraba en fondos de valle. Consistía en limos
yesíferos provenientes de la meteorización del yeso masivo. Dicho material se podía
encontrar en espesores de entre 1 y 5 metros. Su contenido en sulfatos era superior al
20%. Las tensiones admisibles variaban entre 1 y 1,5 kg/cm2. Cabe destacar la baja
densidad del material.
Figura 3-2: Yesos blancos y grises (Rivera Blasco, 2005).
En ambos casos aplicando la normativa del PG-3 se llegaba a la conclusión de que se
trataba de materiales marginales. El mapa de la Figura 3-3 muestra su disposición.
Figura 3-3: Distribución de los materiales (Rivera Blasco, 2005).

Trabajos realizados
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Para el empleo de estos materiales se tomaron una serie de precauciones, todas ellas
con el objetivo de evitar que el agua entrase en contacto con el yeso. En el caso de los
yesos blancos y grises se utilizaron en el núcleo del terraplén colocándolos 30 cm por
encima del terreno natural y como mínimo 1 metro por debajo de la coronación del
terraplén. Los espaldones se ejecutaron con material no yesífero con taludes 3/2. En el
caso de los limos yesíferos de fondo de valles era necesario someterlos a una
recompactación a fin de eliminar los huecos. Con ello se quería evitar el colapso de los
limos, aumentar la capacidad portante y aumentar el asiento inicial del terraplén, lo
cual estaría controlado y así se evitarían asientos diferidos en el tiempo. Asimismo se
pretendía impedir la circulación del agua que arrastraría los limos. La compactación se
realizó con rodillo de pata de cabra (Figura 3-4).
Figura 3-4: Compactación con rodillo pata de cabra (Rivera Blasco, 2005).
Para conseguir la impermeabilización necesaria se colocó una geo-membrana
impermeable formada por un geotextil termo-soldado tratado con una película de
polipropileno. En vista de que podía haber problemas con el viento, lluvia y la dirección
del solape, se decidió realizar un solape de 30 cm con cinta adhesiva de doble cara.
Se intentaron coordinar los trabajos de extendido de lámina y material sobre ella
llevando a cabo un saneo en caso de lluvia. En total se impermeabilizó una superficie
de 295.000 m2 y el volumen de yesos empleado fue de 1,5 millones de m3 con una
altura máxima de terraplén de 14 m.
En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se recoge la sección tipo
del núcleo de yesos.
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Figura 3-5: Sección tipo (Rivera Blasco, 2005).
En los trabajos de excavación se realizó el ripado en dos direcciones en cuadrícula
cerrada. Los bolos más grandes se retiraron para emplearlos en algún otro trabajo o
destinarlos a vertedero. En el extendido se ejecutaron tongadas de 50 cm en dos
subtongadas, con un tamaño máximo de material de 2/3 del espesor de la tongada.
Para la compactación se empleó un rodillo compactador de pata de cabra, y en una
segunda subcapa se utilizó el rodillo liso. Esta compactación se comprobó mediante
métodos nucleares asegurando una compactación superior al 100% de la del Próctor
Normal con una reducción del volumen del 20%. Se ejecutaron tramos de prueba en
los que se comprobó si el espesor de las tongadas, equipo de compactación, número
de pasadas y la humedad de compactación eran las adecuadas.
En la Figura 3-6 se observa el aspecto de la obra finalizada.
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Figura 3-6: Obra finalizada (Rivera Blasco, 2005).
No se encuentra información documentada sobre el posterior comportamiento del
terraplén.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autovía de Mudéjar A-23.
Tramo: Villanueva de Gállego-Zuera
Provincia: Zaragoza
Año: 1998 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 14 m.
Taludes: 3H/2V.
Espaldones: 2,5 m de espesor.
Materiales marginales utilizados:
Materiales yesíferos en trazado con alto contenido en sulfatos y baja densidad. Tensiones admisibles 1-4 kg/cm2.
Dos tipos: Yesos blancos y grises y limos yesíferos de fondo de valle
Características más relevantes:
Tipo
Yesos blancos y grises
Limos yesíferos de
fondo de valle
Características
Sulfatos > 20%
Tensiones admisibles: 2-4 kp/cm2
Sulfatos > 20%
Tensiones admisibles: 1-1,5 kp/cm2
Zona de colocación:
Tipo
Yesos blancos y grises
Zona
Núcleo
Limos yesíferos de fondo de valle
Cimiento
Disposición empleada:
-Yesos blancos y grises
1. A más de 1 metro de coronación, con geomembrana impermeable bajo dicha coronación.
2. A más de 30 cm sobre el terreno natural.
Tongadas:
-Yesos blancos y grises
De 25 cm, con un tamaño máximo de material de 2/3 de dicho espesor
Forma de compactación:
-Yesos blancos y grises
Con pata de cabra
Comportamiento posterior: Sin datos posteriores
Observaciones: En el caso de los yesos blancos y grises, imprescindible que el agua no penetre en el núcleo.
En el caso de los limos de fondo de valle, es necesaria su recompactación.
56
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3.1.2.- Autovía del Olivar: Tramo enlace Oeste de Baeza-enlace Norte de Puente
del Obispo

Contexto general
Durante el año 2009 la Consejería de Obras Públicas y Transporte de la Junta de
Andalucía adjudicó a Sacyr la construcción de uno de los 18 tramos en los que había
dividido la denominada autovía del Olivar, concretamente el tramo que discurría entre
los términos municipales de Baeza y Puente del Obispo, en Jaén (Figura 3-7; Ramírez
Rodríguez y García Santiago, 2013).
Figura 3-7. Autovía del Olivar (Ramírez Rodríguez y García Santiago, 2013).
Este proyecto planteaba estabilizar con un 2% de cal viva (CaO), 130.000m3 de
materiales de la traza calificados como marginales según el PG-3, con el objeto de
aprovechar los mismos, que no tuvieran que ser enviados a vertedero y evitar la
afección medioambiental derivada de la apertura de préstamos y canteras.

Caracterización de los materiales
Los materiales marginales que se encontraban a lo largo de la traza, estaban
formados principalmente por margas grises con baja capacidad portante (CBR<3),
altos hinchamientos (HL>3) y una baja densidad tras compactación. Todo ello hacía
ver que se trataba de un material de mala calidad geotécnica. Las características
geotécnicas eran las que se recogen en la Tabla 3-1:
57
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VALOR MEDIO DE:
CBR (%)
95 %
PN
100 %
PN
1,95
3,24
IP
20,93
3
Densidad (g/cm )
1,48
Hinchamiento libre (%)
3,38
Contenido en sulfatos
(%)
0,05
Contenido en yesos (%)
0,14
Tabla 3-1. Características de los materiales (Ramírez Rodríguez y García Santiago, 2013).
La estabilización prevista se debía realizar mediante recicladora, en tongadas de 30
cm de espesor y compactado con rodillo liso. Una vez acabada la capa, el valor del
CBR debía ser como mínimo de 6 y la densidad seca obtenida en campo, como
mínimo del 95% del ensayo Próctor Modificado. La plasticidad debía reducirse por
debajo de 15.
Por razones económicas, logísticas y medioambientales Sacyr investigó distintos
tratamientos alternativos a la cal. Concretamente se investigó la posibilidad de reducir
el consumo de cal, combinando su uso, en una proporción inferior al 2% que planteaba
el proyecto original, con dos tipos de residuos puzolánicos, abundantes en la zona: las
escorias de biomasa y las cenizas y escorias de central térmica. La composición
química de cada uno de estos materiales se recoge en la Tabla 3-2:
ANÁLISIS QUÍMICO (%)
Cenizas Escoria Escoria
central central de
térmica térmica biomasa
Na2O
0,22
1,18
1,32
MgO
1,68
1,64
5,037
Al2O3
29,7
29
4,82
SiO2
48,7
51,2
27,87
P2O5
1
0,83
4,25
SO3
0,01
0,02
0,631
Cl
0
0,013
0,281
K2O
0,59
0,55
18,92
CaO
6,2
6,8
34,01
TiO2
1,57
1,55
0,38
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Invertimos en su futuro
ANÁLISIS QUÍMICO (%)
MnO
0
0
0,0663
Fe2O3
4
4,6
2,261
NiO
0
0
0
CuO
0
0
0,0444
ZnO
0
0
0,0162
Br
0
0
0
Rb2O
0
0
0,0072
SrO
0
0
0,0611
Y2O3
0
0
0
ZrO2
0
0
0,0179
BaO
0
0
0
WO3
0
0
0
PbO
0
0
0
P.F
4,9
2,5
0
Tabla 3-2. Análisis químico de los materiales (Ramírez Rodríguez y García Santiago, 2013).

Trabajos realizados
Con el fin de contrastar los resultados de esta nueva alternativa se decidió ejecutar un
tramo experimental en uno de los ramales del enlace Norte de Puente del Obispo
(Figura 3-8 y Figura 3-9).
Figura 3-8. Ramales de prueba en el enlace norte en el Puente del Obispo. Eje 6-glorieta oeste
(Ramírez Rodríguez y García Santiago, 2013).
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Figura 3-9. Alzado en el enlace norte en el Puente del Obispo. Eje 6-glorieta oeste (Ramírez
Rodríguez y García Santiago, 2013).
-En el tramo 1, se sustituyó un 1% de cal por un 4% de escorias de biomasa.
Porcentajes mayores de escoria de biomasa, si bien se ensayaron a nivel de
laboratorio dando mejores resultados, no se experimentaron a nivel de tramo de
ensayo por no ser una solución económicamente rentable.
-En el tramo 2 también se sustituyó un 1% de cal por un 1% de ceniza de central
térmica.
-El tramo 3 se ejecutó conforme a la solución de proyecto, es decir, estabilizando el
material marginal con un 2% de cal viva.
-Finalmente en el tramo 4 se sustituyó un 1% de cal por un 2% de cenizas de central
térmica.
La siguiente tabla (Tabla 3-3.-) muestra los resultados obtenidos de dichos tramos de
prueba:
LÍMITES
DE
MUESTRA ATTEMBERG
LL
Marginal
sin
52,8
estabilizar
2% cal
NP
1% cal 4%
42,3
EB
1%
cal
0,5% CT 41,9
0,5% ET
1% cal 1%
40,8
CT 1% ET
LP
IP
PROCTOR
MODIFICADO
H.L.
CBR
(%)
DENS MAX HUM
(t/m3)
OPT (%)
PH
INICIAL
32
20,8
2,6
1,7
17,7
12,3
8
NP
NP
63,8
1,68
18,6
1,3
12,1
35,4
6,9
39,1
1,69
16,8
4,4
10,3
34,9
7
15,4
1,71
18,5
4,1
10,7
34,6
6,2
37,6
1,71
16,5
2,2
10,4
Tabla 3-3.-Resultados de los tramos de prueba (Ramírez Rodríguez y García
Santiago, 2013).
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
En cada uno de los tramos de prueba anteriores se probaron distintos procedimientos
de ejecución que se diferenciaron básicamente en la maquinaria utilizada para el
mezclado del suelo con los estabilizadores usados. Se probó una recicladora
remolcada, la Wirtgen 2500 y rodillo de pata de cabra, que a la vez que mezclaba el
suelo con la cal, conseguía la compactación del conjunto. Según los autores, los tres
sistemas demostraron ser válidos , pero por cuestiones de rendimiento y de mejora en
la disgregación final conseguida, optaron por la Wirtgen 2500 (Figura 3-10).
Figura 3-10. Compactador de pata de cabra (izquierda) y Wirtgen 2500 (derecha). (Ramírez
Rodríguez y García Santiago, 2013).

Análisis de los resultados
Los resultados de los ensayos anteriores muestran que la solución que más se
acercaba a la solución inicial (2% cal), es la que proponía sustituir un 1% de cal por un
2% de residuos de térmicas (50% ceniza y 50% escoria). Los valores obtenidos
cumplían ampliamente los valores exigidos en proyecto. Por todo lo anterior, fue la
solución finalmente elegida para la estabilización de parte del terraplén de la autovía.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autovía del Olivar:
Tramo: Enlace Oeste de Baeza-enlace Norte de Puente del Obispo.
Provincia: Jaén.
Año: 2009 (adjudicación de la obra)
Características geométricas del terraplén:
Materiales marginales utilizados:
Margas grises de baja capacidad portante, hinchamientos altos y baja densidad tras compactación.
Características más relevantes:
1. Hinchamiento libre: 3,38%
2. Densidad: 1,48 g/cm3
Zona de colocación:
Disposición empleada:
Tramo
1
Tratamiento
Tratamiento con 1%cal+4% escorias de biomasa
2
Tratamiento con 1%cal+1% ceniza de central térmica
3
Tratamiento con 2% cal
4
Tratamiento con 1%cal+2% ceniza de central térmica
Tongadas:
Forma de compactación:
Comportamiento posterior: La del tramo 4 fue la solución más cercana a la del Proyecto y la que se Observaciones: En Proyecto estaba previsto estabilizar tongadas de 30 cm, que después de compactadas con rodillo
adoptó, ya que cumplía ampliamente los requisitos
liso debían cumplir las siguientes condiciones:
CBR ≥ 6
Densidad seca ≥ 95% PM
IP < 15
62
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3.1.3.- Z-40. Tramo: Ronda Sur de Zaragoza

Contexto general
En 1999 se elaboró el proyecto de la Z-40 correspondiente al tramo de la Ronda Sur
de Zaragoza. Las obras tuvieron comienzo en enero del 2000 y la puesta en servicio
se llevó a cabo en mayo de 2003 (Rivera Blasco, 2005).
El siguiente mapa (Figura 3-11) muestra la localización del tramo en estudio
Figura 3-11: Ubicación de la obra (Rivera Blasco, 2005).

Caracterización de los materiales
Este tramo atraviesa un terreno compuesto por materiales yesíferos. Las formaciones
geológicas más importantes que se podían observar eran:
-Mioceno formado por yesos alabastrinos. También se podían observar algunas
margas yesíferas. Como características principales de estos materiales se puede decir
que se trataba de materiales con una buena estabilidad en taludes acusados, con una
buena capacidad portante. El material era poco ripable debiendo utilizar voladura para
su excavación. El contenido en sulfatos era superior al 20%.
-Aluvial-coluvial formado por limos y arcillas. Se trata de suelos arcilloso-yesíferos
plásticos. Son terrenos de mala calidad no aptos como soporte ni cimentación. El
contenido en sulfatos era superior al 20%.
Teniendo en cuenta estas propiedades de los materiales y aplicando las normas del
PG-3 llegamos a que se trata en ambos casos de materiales marginales. Esta es la
disposición de los materiales en el terreno (Figura 3-12):
63
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Figura 3-12: Disposición de los materiales (Rivera Blasco, 2005).

Trabajos realizados
Para el empleo de estos materiales se tomaron las siguientes precauciones:
Los limos de fondo de valle se eliminaron enviándolos a vertedero ya que no servían
como cimiento. En su lugar se colocó un relleno granular sobre el que se colocarían
los yesos alabastrinos formando el núcleo. La cota superior del núcleo debía quedar
como mínimo 0,5 metros por debajo de la coronación. La impermeabilización del
núcleo se llevó a cabo con un geotextil termosoldado tratado con una película de
polipropileno con un solape de 20 cm unido con cinta asfáltica. Los espaldones se
ejecutaron con material yesífero con un espesor de cómo mínimo 4 metros. La
superficie impermeabilizada fue de 300.000 m2 con un volumen de yesos empleados
de 3 millones de m3. La altura máxima alcanzada por el terraplén de yesos fue de 12
metros. Esta es la sección tipo del terraplén de yesos (Figura 3-13):
Figura 3-13: Sección tipo (Rivera Blasco, 2005).
En los esquemas de la Figura 3-14 se aprecia el detalle de la colocación del geotextil
en la zona de espaldones:
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Figura 3-14: Detalles de construcción de la sección tipo (Rivera Blasco, 2005).
Como ya se ha dicho en los trabajos de excavación fue necesario el uso de voladura
debido a la baja ripabilidad del material. Los bolos más grandes fueron retirados para
su empleo en algún otro trabajo o para enviarlos a vertedero. Los materiales limoarcillosos se eliminaron directamente.
En cuanto a los trabajos de extendido se ejecutaron tongadas de 40 cm con un
tamaño máximo de material igual a las 2/3 partes del espesor de la tongada. Los
taludes empleados tenían una pendiente 3/2.
Para la compactación de las tongadas se empleó un rodillo compactador de pata de
cabra.
Aparte de la ejecución de tramos de prueba se llevó un control exhaustivo de los
asientos.
Este es el aspecto de la obra finalizada (Figura 3-15):
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Figura 3-15: Obra finalizada (Rivera Blasco, 2005).
No se tienen datos sobre el posterior comportamiento del terraplén.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Z-40.
Tramo: Ronda Sur de Zaragoza.
Provincia: Zaragoza.
Año: 2003 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 12 m.
Taludes: 3H/2V.
Espaldones: 4 m de espesor.
Materiales marginales utilizados:
Materiales yesíferos en trazado con alto contenido en sulfatos. Yesos alabastrinos y margas yesíferas.
Características más relevantes:
1. Sulfatos > 20%.
2. Buena capacidad portante
Zona de colocación: Núcleo y espaldones.
Disposición empleada:
3. A más de 0,5 m bajo coronación
4. Geomembrana impermeable bajo coronación (solape 30 cm)
Tongadas:
5. Tongadas 40cm (tamaño máx. material=2/3)
Forma de compactación:
6. Compactación con pata de cabra
Comportamiento posterior: Sin datos.
Observaciones:
En el trazado había limos y arcillas yesíferos de fondo de valle, que se eliminaron enviándolos a
67
vertedero y se sustituyeron por material granular.
Se llevó a cabo un control exhaustivo de asientos (no se dispone de los datos).
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3.1.4.- Autovía de la ruta del Toro

Contexto general
La construcción de la autovía A-381 Jerez-Los Barrios, en Cádiz, (Ruta del Toro)
comienza en el año 1997. En este texto en particular nos centraremos en los tramos IV
y V, de titularidad de la Junta de Andalucía, que discurren en la práctica totalidad de
sus trazados por el Parque Natural de los Alcornocales, en la provincia de Cádiz
(Atienza Díaz, 2007).
El hecho de que el trazado transcurra por el Parque Natural imposibilita abrir zonas de
vertedero y préstamo en el interior de sus límites. Ello obliga a ir a zonas exteriores, lo
cual incrementa enormemente el coste. Debido a esta razón se lleva a cabo el estudio
de los propios materiales de la traza para su empleo en los rellenos de los terraplenes.

Caracterización de los materiales
Los suelos a estabilizar son fundamentalmente margas o arcillas margosas, silicatos
laminares del grupo de las esmectitas (montmorillonitas) con índices de plasticidad
elevados y potencial expansivo muy alto. El contenido de finos es también, en general
bastante elevado y los índices CBR muy bajos, con valores en el entorno de la Tabla
3-4:
TRAMO IV
TRAMOV
% Pasa tamiz 0.008 UNE 14.2-90.5
11,8-86,5
Límite Líquido
26.7-63.8
30,6-58,6
Índice Plasticidad
5.1-28.4
15,3-32,6
CBR a 4 días (95%)
0.9-16.4
0,8-27,8
% SO3
0.00-0.56
0,00-0,62
% Hinchamiento Libre
0.00-8.0
0,2-17,2
Tabla 3-4. Características de los materiales (Atienza Díaz, 2007).
Estos suelos son clasificados como marginales. Para su empleo como relleno se optó
por estabilizarlos con cal viva (óxido de calcio).

Trabajos realizados
En primer lugar se procede a la excavación y puesta a punto de la superficie sobre la
que se va a colocar el material de relleno. Posteriormente se procede al vertido del
material a estabilizar, el cual formará el núcleo del relleno. Este material se extiende
con bulldózer o motoniveladora. Una vez colocado se riega hasta conseguir la
humedad óptima de compactación. Seguidamente se pasa la estabilizadora la cual
mezcla la cal (la dosificación de referencia para la cal es un 2%) con el material en
todo el espesor de la tongada. Para el tramo IV se empleó una estabilizadora HAMMRACO 550 y camión HAMM PANIEN para extender la cal, mientras que en el tramo V
se utilizó una estabilizadora WIRTGEN y tractor con dosificador PANIEN (Figura 3-16).
68
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Invertimos en su futuro
En función del tamaño de los terrones de arcilla que quedan tras el paso de la
estabilizadora se realizan una o dos pasadas para conseguir una buena disgregación.
Por último una vez estabilizado el material se pasa la niveladora, y se procede a la
compactación de la tongada, cuyo espesor máximo es de 30 cm. por capacidad de la
maquinaria.
Figura 3-16: Wirtgen y Panien en Tramo V y Hamm-Raco y Hamm-Panien en Tramo IV (Atienza
Díaz, 2007).
En zonas especiales, como trasdoses de obras de fábrica, en las que por su reducida
extensión no ha sido posible el empleo de la maquinaria necesaria, se ha recurrido a la
estabilización del material en el lugar de extracción, y a su posterior colocación en
obra del material ya estabilizado, con lo que se obtiene una buena homogeneidad.

Parámetros controlados y resultados
-
El C.B.R. del material estabilizado ha aumentado desde valores 1-3 antes de
estabilizar a 18-55 después de estabilizar a los siete días.
Para comprobar la homogeneidad en la dotación de cal se ha tomado, una vez
compactada la tongada, una muestra en los 15 centímetros más superficiales de la
misma, y otra en los 15 centímetros más profundos. Sobre ambas muestras así
tomadas, se ha determinado el pH y el contenido de cal. Se ha observado que al
aumentar el pH, el contenido de cal aumenta, y a la inversa. Como resultado se ha
obtenido una gran homogeneidad en profundidad. Esto da como lectura final que la
maquinaria empleada ha sido adecuada para el caso.
-
El índice se ha conseguido reducir en líneas generales de 20-23 a 5-10
anulándose, incluso la plasticidad en muchos de los casos analizados.
-
En cuanto al hinchamiento se puede decir que de media se reducido del 5% al 1%.
-
Asimismo se produce un cambio en cuanto a la granulometría, reduciéndose el
contenido de finos del orden del 50% tras la estabilización con cal.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autovía A-381 Jerez-Los Barrios
Tramo: Autovía de la ruta del Toro
Provincia: Cádiz.
Año: 2004-2006 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Espaldones:
Materiales marginales utilizados:
Margas y arcillas margosas muy plásticas y expansivas.
Características más relevantes:
1. Índice de plasticidad (IP): ~22
2. Hinchamiento libre (HL): ~ 5%
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
3. Estabilización con cal viva (2%) en tongadas de 30 cm máximo
Tongadas:
4. Tongadas 30cm máximo.
Forma de compactación:
5. Sin datos
Comportamiento posterior:
Observaciones:
El IP se reduce desde 20-23 hasta 5-10.
El HL se reduce de un valor medio de 5% al 1%.
El CBR del material estabilizado aumenta desde 1-3 hasta 18-55 a los 7 días.
70
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3.1.5.- Tramo II de la M-45

Contexto general
En 1998 el consorcio formado por Cintra, sociedad formada por el Grupo Ferrovial
para la licitación y gestión de concesiones de infraestructuras de transporte, y ACS
resultaron adjudicatarios de la concesión del tramo II de la futura M-45, en Madrid
(puesta en servicio de la M-45 en 2002). El proyecto incluía la construcción de 14,5 km
de nueva autopista en tres carriles por doble sentido, la ejecución de 6 enlaces y las
correspondientes vías de servicio, además de la colocación de una capa de rodadura
de tipo drenante (www.ferrovial.com).

Caracterización de los materiales
Para la ejecución de los terraplenes se emplearon arcillas sepiolíticas de alta
plasticidad. Las propiedades geotécnicas de los materiales son las que se recogen en
la Tabla 3-5 (Castanedo Navarro):
Niveles
arcilla
sepiolítica
Plasticidad
Densidad seca (t/m
Niveles
sepiolíticos
Límite líquido (%)
49-97
92-162
Límite plástico (%)
32-70
56-117
Índice de plasticidad (%)
13-43
20-83
0,7-1,1
0,7-0,85
3)
Resistencia a compresión simple (Kp/cm2)
0,34-3,8
Resistencia al corte sin drenaje (Kp/cm2)
0,1-0,2
Deformabilidad
edométrica
Índice de poros inicial
1,05-3,03
Índice de compresión
0,1-0,33
Componentes
secundarios
Sulfatos SO3 (%)
0,01-0,1
Carbonatos CO3 (%)
0,35-24
Cohesión efectiva (Kp/cm2)
0-1
Ángulo de rozamiento interno (º)
30-48
Expansividad
de
Presión
(Kp/cm2)
de
hinchamiento
0-0,2
0,01-1,7
Tabla 3-5. Propiedades de los niveles de arcilla sepiolítica y de los niveles sepiolíticos (Castanedo
Navarro).
- Contenido en finos variable del 23-99,5%. El predominio arenoso de algunas
muestras es debido a la existencia de litificación o cementación por sílice en las
71
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arcillas, lo que hace que con un cuarteo y machaqueo normal de laboratorio no se
consiga los tamaños arcilla.

Puesta en obra de los materiales
Para la puesta en obra de los materiales se procede a la estabilización mediante cal
siguiendo el siguiente procedimiento:
- Se trabaja en vía húmeda con un rango de humedades en el tramo de la óptima
Próctor + 2 a la óptima Próctor + 6 a 8. Esto facilita la garantía del mejor mezclado de
la cal, ya que la misma puede disolverse en mayor contenido de agua.
- Se realiza el mezclado y disgregación de la arcilla mediante pata de cabra y arado de
volteo.
- Se limita el porcentaje de tratamiento de cal a valores inferiores al 4%, de forma que
quede garantizado que no quede dentro de la estructura del suelo tratado porcentajes
de cal libre o sin reaccionar que puedan luego afectar a la estabilidad del suelo, si
luego por el mismo discurren aguas selenitosas, etc.

Maquinaria empleada
La maquinaria para la colocación de este suelo tratado deberá ser:
- Para el extendido de la tierra, un bulldózer de cadenas (Figura 3-17).
Figura 3-17: Extendido de la tierra (Castanedo Navarro).
- Para el extendido de la cal, la misma cisterna en que se suministre, con un
dosificador trasero de aire comprimido (Figura 3-18). Las máquinas especiales de
extendido presentan el inconveniente de que retrasan el proceso y sueltan mucho
polvo de cara a la atmósfera.
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Figura 3-18: Extendido de la cal (Castanedo Navarro).
- Mezclado y trituración mediante pata de cabra (Figura 3-19).
Figura 3-19: Mezclado y trituración (Castanedo Navarro).
- Volteo de la capa para regularizar el mezclado, mediante arado de volteo o grada de
rejas.
- Cuba para la humectación de la capa.

Trabajos realizados
El material procedente de desmonte se extenderá con el bulldózer de cadenas.
Posteriormente se procede al extendido de la cal (el objetivo de la cal más que el de
estabilizar, era el de reforzar la matriz arcillosa con una cementación adicional) en
cuantía definida por metro cuadrado y en dos pasadas. Por tanto, en esta fase se
realizaría únicamente la primera pasada. Seguidamente se realizará una pasada de
cuba de agua con volquete a presión máxima que permita una en un ancho de 15 m.
Inmediatamente detrás de la cuba, una pasada simple de la pata de cabra para el
primer mezclado de la cal con la arcilla y el agua. Tras esta operación se realizará otra
pasada de cuba e inmediatamente detrás, una pasada doble (o dos pasadas simples)
de pata de cabra. Una vez hecho esto se pasará el arado de volteo, grada de rejas o
vertederas, para elevar a superficie el material de fondo de tongada. Esta secuencia
se volverá a repetir, es decir, realización de la segunda pasada de la dosificadora de
cal, realización de una pasada de cuba realización de una pasada simple de pata de
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cabra, realización de una pasada de cuba realización de una pasada doble de pata de
cabra.
El aspecto de la sección transversal con los correspondientes porcentajes de cal en
cada zona se recoge en la Figura 3-20:
Figura 3-20: Sección transversal (Oteo, 2007).

Resultados
Los resultados correspondientes a los módulos de deformación se muestran a
continuación (Figura 3-21):
Figura 3-21: Distribución de los valores del módulo Ev2 en los ensayos de arcillas sepiolíticas
tratadas con cal de M-45 tramo II (Domingo et al, 2000).
Tras la compactación se obtuvo una densidad seca media de 0,9 t/m3.
El espesor de las tongadas tras compactación fue de unos 26 cm.
Los ensayos de huella a las 24 horas daban resultados inferiores a 5 mm.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autovía M-45
Tramo: Tramo II
Provincia: Madrid.
Año: 2002 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Espaldones:
Materiales marginales utilizados:
Arcillas sepiolíticas de alta plasticidad
Características más relevantes:
Finos: 23-99,5%
LL: 49-162%
IP: 13-83
Densidad seca: 0,7-1,10 t/m3
Hinchamiento: Presión de hinchamiento (pH)= 0-1,7 kp/cm2 ( valor medio: 0,69 kp/cm2)
Zona de colocación: Núcleo, cimiento y espaldones.
1.
2.
3.
4.
5.
Disposición empleada:
6. Extendido de la tierra con buldózer.
7. Estabilización con cal (2,4% en espaldones y cimiento, 1,8% en núcleo).
8. Extendido de la cal con dosificador traser de aire comprimido en la misma cisterna.
9. Colocación del lado húmedo, con humedad entre +2 y +8 Próctor
Tongadas:
10. Tongadas 30 cm.
Forma de compactación:
11. Compactación con pata de cabra
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Ev2> 100 Mpa
Densidad seca media = 0,9 t/m3
Espesor final tongada= 26 cm
Ensayo huella (a las 24 horas) < 5 mm
75
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Invertimos en su futuro
3.1.6.- Tramo I de la M-45

Contexto general
La M-45 es una carretera de la comunidad de Madrid realizada en régimen de
concesión que une la N-II con la N-V y fue inaugurada el 14 de marzo de 2002. El
tramo I es el que une la N-II con la prolongación del Eje de O´Donnell y tiene una
longitud de 14,7 km. Debido al volumen de materiales tanto de desmonte como
terraplén requeridos para la obra, se estudió la opción de aprovechamiento de los
materiales clasificados como inadecuados que aparecían en la traza (Sahuquillo
Moragón et al., 2002).
Figura 3-22. Obras de ejecución del tramo I de la M-45 (Sahuquillo Moragón et al., 2002)

Caracterización de los materiales
Los materiales que atraviesa la traza están constituidos por un sustrato de yesos
masivos sobre los que asientan las arcillas yesíferas. El estrato superior está formado
por arcillas grises con presencia de sílex y sepiolita, denominadas peñuela, recubiertas
por una capa de reducido espesor de limos de alta plasticidad (glacis), todos ellos
correspondientes a la Facies Central del Mioceno de Madrid, caracterizados por la
normativa vigente en el momento de analizar el estudio (artículo 330 del PG-3/75)
como materiales inadecuados. Las características de los citados materiales se
muestran en la Tabla 3-6:
76
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Invertimos en su futuro
Arcillas
yesíferas
Limos
da
Peñuela
alta
(arcilla
plasticidad
gris)
(glacis)
Contenido de finos
60,7±15,3
52,4±16,8
77,5±20,9
LL
63,9±17,5
75,4±19,4
83,7±20,9
LP
25,3±6,3
43,4±8,4
44,6±11,4
7,57
19,8±5,5
35,1±19,4
42,2±13
1,89
1,66±0,22
1,24±0,18
2
1,93
1,73±0,13
Yesos
masivos
Humedad natural (%)
Densidad seca (t/m3)
3
Densidad aparente (t/m )
Dmax del P.N. (%)
1,5±0,11
1,19±0,22
1,18±0,17
Wopt del P.N. (%)
22,6±4,9
37,9±10,5
38,4±10,4
CBR (95%)
3,1±2,7
5,1±3,1
4,4±3,3
CBR (100%)
4,6±3,8
7,20±4,6
5,6±3,9
Hinchamiento CBR (%)
3,94±2,44
4,1±4,19
5,42±2,91
Hinchamiento
(%)
edómetro
5,55±3,28
Sales solubles
0,5
0,3
0,43±0,07
Materia orgánica
0,42±0,09
1,15±0,35
0,38±0,15
Sulfatos
2,12±5,04
0,04±0,09
0,01±0,02
USCS
CH
MH
MH-CH
Tabla 3-6. Características de los materiales (Sahuquillo Moragón et al., 2002).
En términos de valores medios, si comparamos la humedad natural, la plasticidad y la
humedad óptima del ensayo Próctor Normal se llega a las siguientes conclusiones:
-En las arcillas yesíferas, la humedad natural se mantiene por debajo del LP y de la
humedad óptima.
-En los limos de alta plasticidad es muy variable, aunque en general es inferior al LP y
algo inferior a la humedad óptima.
-En las arcillas grises (peñuela) la humedad natural se mantiene por debajo del LP y
por encima de la humedad óptima del ensayo P.N.
En la Tabla 3-7 se muestra la clasificación de los materiales según la normativa
vigente en aquel momento (PG-3/75) y las propuestas de modificación de esa
normativa (PG-3/94 y 96).
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Invertimos en su futuro
PG-3/75
Arcillas
yesíferas
PG-3/94 y 96
Tolerable
33% Tolerable
33%
Inadecuado 67%
Marginal 67%
Limos
de
Tolerable
9% Tolerable
9%
alta
Inadecuado 91%
Marginal 91%
plasticidad
Arcilla gris
Tolerable
12%
Tolerable
12%
verdosa
Marginal
74%
Inadecuado 88%
(peñuela)
Inadecuado 14%
Tabla 3-7. Clasificación de los materiales (Sahuquillo Moragón et al., 2002).

Puesta en obra de los materiales
Las recomendaciones para la puesta en obra de los materiales son las siguientes:
-Compactar del lado húmedo (como mínimo un 2% por encima del óptimo), lo que
puede exigir aumentar la humedad de los limos de alta plasticidad (glacis), en las
arcillas yesíferas y nada en la peñuela. En cuanto a la densidad se recomienda llegar
entre el 95% y el 98% de la P.N. La densidad aparente deberá ser como mínimo de
1,7 t/m3 medido in situ por el método de la arena o por el nuclear.
-Compactar con pata de cabra (Figura 3-23) con siete pasadas dobles y en tongadas
de 30 cm de espesor máximo eliminando los bloques de sílex o carbonatos que
pueden exceder, en su tamaño, los 2/3 de dicho valor.
Figura 3-23. Compactación con rodillo de pata de cabra (Sahuquillo Moragón et al., 2002).
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Invertimos en su futuro
-El núcleo deberá estar convenientemente encapsulado con espaldones, cimiento y
coronación de material adecuado, inerte (no expansivo) e impermeable (entre 15 y
35% de finos). Además, el espesor será de 4 m en los espaldones y de 1 m en
coronación y cimientos.
-No disponer los materiales en espesores superiores a 3 m. Donde la altura de
terraplén implique disponer más altura, se dispondrá de una capa intermedia de
material de características similares a los espaldones, de un metro de espesor (Figura
3-24, Figura 3-25).
Figura 3-24. Esquema de la sección transversal (Sahuquillo Moragón et al., 2002).
Figura 3-25. Extendido de capa del núcleo de sandwich (Sahuquillo Moragón et al., 2002).
Aparte de estas recomendaciones, estos son los materiales que se aconsejaron
emplear y desechar:
-Los yesos masivos no se dispondrán como pedraplén. Se podrían emplear como todo
uno yesífero si se detectase una proporción de arcilla o marga suficiente que asegure
que los bolos de yeso queden totalmente envueltos. Como no se da esa condición se
desaconseja su empleo.
-Las arcillas yesíferas que envuelven a las anteriores no deben emplearse por su
contenido en sulfatos.
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Invertimos en su futuro
-Se desaconseja el uso de los limos de alta plasticidad por su baja densidad.
Por tanto la única unidad de posible utilización
peñuelas, eliminando la sepiolita en su totalidad.

son las arcillas gris verdosas,
Resultados obtenidos
La densidad aparente resultante de la compactación resultó ser en algunos casos
inferior a la exigida.
El grado de compactación está por encima del 95%.
La humedad de compactación ha estado muy próxima a la óptima.
El asiento medio ha sido de 3 mm, con un máximo de 9 mm.
En el ensayo de huella, sólo en cinco de ellos (6,4%) se ha producido el rechazo de la
capa realizada, lo que supone un buen comportamiento del material compactado.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autovía M-45
Tramo: Tramo I.
Provincia: Madrid.
Año: 2002 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Espaldones: de 4 m.
Cimiento y coronación de 1 m.
Materiales marginales utilizados:
Presencia de sepiolita y limos de alta plasticidad en trazado (peñuelas).
Características más relevantes: (valores medios)
1. Finos: 77,5%; LL: 83,7; IP: 39,1
2. Densidad seca: 1,24 t/m3; Densidad aparente 1,73 t/m3; Humedad óptima 38,4
3. Hinchamiento CBR: 5,42%
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
Eliminación de la sepiolita de las peñuelas. Núcleo de peñuela en forma encapsulada, nunca en espesor
superior a 3m (Para espesores superiores, separar cápsulas con al menos 1 m de material).
Tongadas:
4. Tongadas de 30 cm.
Forma de compactación:
5. Compactación con pata de cabra con 7 pasadas dobles, del lado húmedo, con humedad +2% Próctor
6. Densidad seca entre 95 y 98 Próctor; Densidad aparente mínima 1,7 t/m3.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Densidad aparente a veces inferior a la exigida.
Las arcillas yesíferas no se usan por elevado contenido en sulfatos.
Los limos de alta plasticidad no se usan por su baja densidad.
Las peñuelas solo usarlas eliminando totalmente la sepiolita.
Grado de compactación > 95%.
Humedad próxima a la óptima.
Asiento medio de 3 mm; Asiento máximo de 9 mm
81
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3.1.7.- Autopista M-50 y R-4

Contexto general
En el año 2000 el ministerio de fomento de Madrid adjudicó la construcción,
conservación y explotación de la autopista de peaje R-4 y el tramo de la M-50
comprendido entre la N-II y M-409 en Madrid (Simic, 2007).
Figura 3-26: Ubicación de la obra (Simic, 2007).

Caracterización de los materiales
El suelo atravesado por la traza tenía la siguiente composición:
1. El 50 % pertenecía a suelos marginales.
2. El 35 % eran suelos marginales por su contenido en yesos
3. El 10 % suelos tolerables y adecuados.
4. El restante 5 % como suelos inadecuados.
Los suelos están compuestos por yesos masivos, tableados y nodulares con
intercalaciones de arcillas, arcillas yesíferas (arcillas y arenas micáceas con yeso
secundario y diagenético), peñuelas (arcillas de color verde y grisáceo carbonatadas) y
arcillas esmectíticas (arcillas versicolores con niveles de sílex, dolomías y sepiolita)
(Simic, 2007).
Las distintas unidades geotécnicas se ajustan en regiones más o menos definidas de
la carta de plasticidad de Casagrande, tal como se muestra en la Figura 3-27, en la
que se puede observar como aumenta la plasticidad a medida que hay un
desplazamiento de las unidades inferiores (arcillas yesíferas) a las superiores (arcillas
esmectíticas).
82
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Figura 3-27: Distribución de los materiales en la carta de plasticidad de Casagrande (Simic, 2.007)
Esta correlación entre las distintas unidades geotécnicas, permite caracterizar su
comportamiento geotécnico en función del límite líquido.
En la Figura 3-28 se tienen los valores de la densidad seca y humedad natural de las
distintas unidades geotécnicas representadas en función del límite líquido.
El hinchamiento de los materiales presentes por la variación en el contenido de
humedad en las arcillas yesíferas y la peñuela presentan valores muy bajos, mientras
que en las arcillas esmectíticas se tienen valores muy apreciables de hinchamiento. El
contenido de yeso en las muestras arroja valores en relación al 2 % de contenido en
las muestras superficiales.
En relación a la utilización de cal, como el hidróxido cálcico en aquellos suelos con
contenido de sulfatos, se debe tener mucho cuidado con la formación de etringita y
taumasita, que producen grandes daños estructurales en el pavimento.
Las tres unidades geotécnicas se clasifican como materiales predominantemente
marginales de acuerdo con la norma PG – 3, ya sea por la plasticidad, por el contenido
en yesos o por la expansividad.
En la ejecución de los terraplenes con arcillas y limos arcillosos (peñuelas), la adición
de cal en los mismos la realizaron con el fin de reducir la sensibilidad al agua de los
materiales finos, siendo los efectos de su aplicación:
1. Reducción de la absorción de agua de las arcillas mediante la disminución de la
humedad del suelo.
2. Modificación de la granulometría por floculación de las partículas de arcilla.
3. Reducción del índice de plasticidad.
4. Aumento de la resistencia del suelo a medio y largo plazo.
5. Reducción de los cambios volumétricos.
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Figura 3-28: Relación densidad seca y humedad con límite líquido (Simic, 2007)

Trabajos realizados
El tipo de cal empleado es cal apagada, donde su aplicación se la realiza por medio de
un camión dosificador, para luego ser regado por agua con un rango de variación de la
humedad de -1 a +3 % por encima de la humedad natural del material.
Las tongadas de colocación y compactación del material son de 30 cm de espesor y la
compactación se la realiza por medio de rodillos de pisones de alta velocidad con 6
pasadas dobles para la obtención de densidades superiores al 98 % del Próctor
Normal, la sección transversal del terraplén es mostrado en la siguiente figura.
Como ejecución de explanadas, la primera capa de 30 cm de espesor está formada
por arcillas estabilizadas in situ con un porcentaje de cal de 4,8 % en la M – 50 y de
3,5 % en la R – 4 y una segunda capa de 25 cm de espesor formada por suelos
adecuados estabilizados in situ con un 4,5 % de cemento. En la Figura 3-29 se puede
ver un esquema de la sección transversal.
Para la determinación de la cantidad de cal en la primera capa, los proyectistas han
seguido los criterios fijados para suelos estabilizados tipo 2 (un contenido de cal mayor
o igual al 3 %, e índice CBR a 7 días mayor o igual a 12).
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Figura 3-29: Sección transversal del terraplén rutas R-4 y M-50 (Simic, 2007)

Conclusiones
El proceso de construcción de cada tongada no fue superior a tres horas, periodo en el
cual comienza el fraguado del material.
Para el buen control de ejecución de las explanadas, la deflexión patrón máxima la
fijaron en un valor de 2 mm, los valores en campo van entre 1,15 a 1,20 mm con un
módulo de compresibilidad en el segundo ciclo de carga con valores superiores a los
120 MPa.
Para la segunda capa de aplicación, los criterios seguidos son similares al proceso
anterior de la primera capa con un contenido de cemento mínimo del 3 % y una
resistencia a la compresión simple a 7 días mayor a 1,5 MPa.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autopista M-50 y Radial R-4.
Tramo: Tramo de la M-50 comprendido entre la N-II y la M-409.
Provincia: Madrid.
Año: 2007 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes: 2H:1V
Espaldones: de 2,5 m de espesor con cobertura vegetal de 0,25 m.
Cimiento: de 1 m de espesor.
Materiales marginales utilizados:
Suelo atravesado compuesto por 85%suelo marginal y 5% suelo inadecuado. Arcillas yesíferas, peñuelas y arcillas
esmectíticas.
Características más relevantes: (valores medios)
1. LL= 30-110%
2. Humedad= 10-60%
3
3. Densidad seca= 1-2t/m
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
Última capa de núcleo de 0,6 m de espesor.
Núcleo: adición de cal en 1%; Última capa de núcleo: adición de 2% de cal.
Coronación: suelo estabilizado con 4,5% cal.
Tongadas:
4. Tongadas de 30 cm.
Forma de compactación:
5. Compactación del núcleo con pata de cabra al 98% PN.
6. Coronación: suelo estabilizado con 4,5% cal, compactado con rodillo lso al 98% PN.
7. Compactación de la coronación con rodillos de pisones de alta velocidad con 6 pasadas dobles al
98% PN.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Las deflexiones medidas en campo oscilan entre 1,15 y 1,2 mm.
La resistencia a la compresión simple a 7 días es superior a 1,5 MPa.
Cal empleada: apagada.
Regar con rango de variación de la humedad de -1 a +3 % por encima de la humedad natural del material.
Cimiento estabilizado in situ. 30 primeros cm con 4,8% cal en M-50 y 3,5% cal en R-4 y los siguientes 25 cm con
4,5% cemento.
86
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3.1.8.- Autopista Bilbao-Behobia

Contexto general
La denominada como autopista Bilbao – Behobia es un tramo de la autopista A-8 o
autopista del Cantábrico que transcurre por las provincias de Vizcaya y Guipúzcoa.
Este tramo, que a su vez se subdividió en otros tramos para su construcción, se
terminó en diciembre de 1974 con la finalización del tramo San Sebastián – Behobia.
Para la construcción de la autopista Bilbao – Behobia, se emplearon materiales
arcillosos que en principio estaban destinados a vertedero para la ejecución de
núcleos de terraplén empleándolos en modo “sándwich” (Parra Arraya, 2012).
La característica de los rellenos tipo sándwich radica en el uso de capas arcillosas
intercaladas por medio de capas granulares que permiten el drenaje de la humedad de
la arcilla y la puesta en funcionamiento de la maquinaria por encima de la arcilla, así
mismo el peso del propio relleno induce a producirse la consolidación del material, con
espesores de las capas de arcilla de valores no superior a los 3 m, esto por motivos
del tiempo de consolidación del material.
La autopista Bilbao – Behobia presentaba características de desmonte y relleno, que
en época de lluvias era muy difícil el uso de materiales arcillosos por el aumento de la
humedad natural y el tipo de rocas que en estado sano resultan ser duras y
asimilables a un suelo arcilloso cuando están meteorizadas, es por estos motivos que
los proyectistas decidieron la utilización de los rellenos tipo sándwich, especialmente
en el relleno de la Vaguada del Caño C – 438 y el relleno de Errotazar.

Caracterización de los materiales y trabajos realizados
a) Vaguada del Caño C – 438
El relleno de la Vaguada del Caño tiene una longitud de 200 metros y una altura de 35
metros, la cual se diseñó para el cruce de una vaguada por la cual circula agua de
manera continua.
El material disponible para la construcción del terraplén proviene del producto de la
excavación de un desmonte que contiene roca meteorizada de arcilla con algo de
arena y grava, durante la construcción del terraplén tomaron muestras alteradas e
inalteradas de la arcilla, mostrándose sus propiedades índice y resultados de la
resistencia al corte en las tablas siguientes (Tabla 3-8 y Tabla 3-9):
87
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Invertimos en su futuro
Propiedades índice
Granulometría (%)
Grava Arena
Arcilla
Límite
líquido
14
71
35
15
Próctor modificado Humedad
Índice de
natural
Wopt
plasticidad Dmax3
(%)
(g/cm )
(%)
17,5
1,92
12
22
Tabla 3-8. Propiedades índice de los materiales empleados en la Vaguada de Caño (Rodríguez,
1986).
Resistencia al corte-muestra remoldeada
Triaxial CU
Muestra
Triaxial UU
Densidad
Humedad
seca
Cu
(%)
φ (º)
(g/cm3)
kg/cm2
Cu
kg/cm2
φ (º)
A
1,48
30
0,12
0
0,1
29
B
1,63
22
0,53
1
0,11
29
C
1,92
12
2,5
21
2,1
17,5
Tabla 3-9. Valores de resistencia al corte de los materiales empleados en la Vaguada de Caño
(Rodríguez, 1986).
Con estos materiales el relleno constaba de dos metros de material arcilloso por uno
de escollera, alcanzando una altura máxima de 15 m, colocando un contrafuerte de
escollera en el pie en aquellos sectores donde se sobrepasaba esta altura, la sección
transversal del terraplén se muestra en la Figura 3-30.
Figura 3-30: Sección transversal relleno Vaguada del Caño (Rodríguez, 1986).
Durante la construcción del terraplén no tuvieron ninguna incidencia en su ejecución,
esto teniendo en cuenta que la humedad del material era superior a la del Próctor
Modificado por un valor de 10 puntos. La maquinaria utilizada para la compactación de
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la arcilla era de equipos montados sobre orugas y la compactación de la escollera por
medio de rodillos vibratorios.
a) Errotazar
El relleno de Errotazar tiene una longitud de 300 m y una altura máxima de 17 m. El
material para la ejecución de dicho relleno es un material arcilloso que aparece en la
roca totalmente meteorizada con una humedad natural entre el 30 y 40 %, superior a
la humedad óptima de compactación de 27 %, donde las propiedades de este material
arcillosos se encuentran tabulados en las siguientes tablas (Tabla 3-10 y Tabla 3-11):
Propiedades índice
Límite
líquido
70
Límite
plástico
Próctor normal
Humedad
Índice de
natural
plasticidad Dmax3
Wopt (%) (%)
(g/cm )
34
36
1,42
27
30-45
Tabla 3-10. Propiedades índice de los materiales empleados en Errotazar (Rodríguez, 1986).
Resistencia al corte-Muestra remoldeada
Triaxial UU
Triaxial CU
Muestra
Humedad Cu
(kg/cm2)
φ (º)
Cu
(kg/cm2)
φ (º)
A
45
0,21
0
0
31
B
28
0,55
16
0,15
25
Tabla 3-11. Valores de resistencia al corte de los materiales empleados en Errotazar (Rodríguez,
1986).
Para la utilización de la arcilla decidieron construir un relleno tipo sándwich, en el cual
las capas granulares estaban formadas por calizas y calizas arcillosas sanas.
El terraplén construido presenta las capas arcillosas con un espesor de 3 metros y las
capas granulares con 1 metro de altura, la inclinación de los taludes es de 2 H: 1 V,
donde con alturas superiores a los diez metros el relleno resultaba inestable,
diseñándose para tal una escollera en el pie del talud que incrementara el factor de
seguridad del talud, la sección transversal del terraplén del relleno de Errotazar se
presenta en la Figura 3-31.
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Invertimos en su futuro
Figura 3-31: Sección transversal relleno Errotazar (Rodríguez, 1986).
La colocación de las capas arcillosas fue prácticamente de manera suelta (vertido),
con una colocación de la capa de coronación de material granular en un espesor de
1,5 metros.

Conclusiones
Los asientos medidos fueron menores al proyectado, con un asentamiento total de 15
cm en un tiempo de consolidación de 3 meses. Una vez colocada la capa de
pavimento, ésta no presentó anomalías en su comportamiento.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra
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Nombre de carretera: Autopista A-8 del Cantábrico.
Tramo: Autopista Bilbao-Behobia
Provincia: Vizcaya y Guipúzcoa.
Año: 1974 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Relleno de Vaguada del Caño C-348:
Relleno de Errotazar:
Altura máxima: 35 m. Longitud de 200 m.
Altura máxima: 17 m. Longitud de 300 m.
Taludes:
Taludes: 2H/1V
Espaldones:
Materiales marginales utilizados:
Empleo de materiales arcillosos susceptibles al agua.
Características más relevantes:
Relleno de Vaguada del Caño C-348:
1. LL= 35; IP= 17,5
2. Dmax= 1,92 g/cm3
3. Wopt= 12%; Wnat= 22%
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada: Relleno tipo sándwich.
Relleno de Vaguada del Caño C-348:
Relleno de Errotazar:
4. LL= 70; IP= 36
5. Dmax= 1,42 g/cm3
6. Wopt= 27%; Wnat= 30-45%
Vaguada del Caño
Relleno de Errotazar:
7. Alternancia de capas de arcilla de 2 m de 9. Alternancia de capas de arcilla de 3 m de
espesor con capa de material granular de 1 m,
tanto por arriba como por abajo. Donde la altura
de terraplén era superior a 15 m espaldón de
escollera.
espesor con capa de material granular de 1 m
(calizas y calizas arcillosas sanas). Donde la
altura de terraplén era superior a 10 m escollera
de pie. Coronación de 1,5 m de material
granular.
Tongadas:
8. Tongadas
Errotazar
Forma de compactación:
Compactación de la arcilla con equipos sobre
orugas y compactación de la escollera con rodillos
vibratorios.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Asiento de 15 cm en un tiempo de consolidación de 3 meses.
Imprescindible la labor de la capas granulares que empaquetaban las arcillas para posibilitar el drenaje.
El comportamiento posterior no ha presentado ninguna anomalía.
91
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3.1.9.- Variante de Alcalá de los Gazules

Contexto general
En la Variante de Alcalá de los Gazules, en la provincia de Cádiz, se analizaron
arcillas del Mioceno Inferior, de aspecto esquistoso, conocidas localmente como
arcillas de Jimena o Serie Base de las areniscas del Aljibe: arcillas con disyunción
escamosa en corte fresco, poco o nada estratificadas y con una acusada policromía en
cortes variados, principalmente rojos y verdes (Rodríguez Ballesteros).

Caracterización de los materiales
El problema de la arcilla de Jimena es su alta expansividad debido a su elevado índice
de plasticidad. La caracterización como “Suelos Marginales” se daba tras su
saturación, por la reducción del CBR cuando el límite líquido superaba el 55-60% El
material analizado presentaba las siguientes características en estado natural (Tabla
3-12):
Propiedad
Arcillas
Jimena
Límite líquido
30-95%
Límite plástico
15-45%
Índice
plasticidad
de
de
10-50%
Tabla 3-12. Resultado de los ensayos de estado (Rodríguez Ballesteros)
Densidad seca máxima t/m 3
En vista de este problema se realizaron ensayos de laboratorio en los que se midió el
Potencial Expansivo y la Capacidad Portante (CBR) del material compactado con las
energías del Próctor Normal y del Próctor Modificado para conocer cuáles eran las
condiciones adecuadas de puesta en obra (Figura 3-32).
Curva Próctor Normal
1,7
1,6
1,5
1,4
15
17
19
21
23
25
27
29
Humedad óptima %
Figura 3-32: Ensayos Próctor Normal: valores medios. (Rodríguez Ballesteros)
92
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CBR (100% P.N.)
CBR-LL
6
4
2
0
30
40
50
60
70
80
90
Límite líquido (%)
Figura 3-33: CBR en muestra saturada compactada al 100% del P.N. (Rodríguez Ballesteros)
De la Figura 3-33 se desprende que las muestras compactadas al 100% PN alcanzan
la capacidad mínima requerida en el PG-3 para núcleo de terraplenes (CBR > 3)
cuando presentan valores del Límite Líquido (LL) inferiores a 40.

Trabajos realizados
Para la ejecución de los terraplenes se estabilizaron unos 2.500.000 m3, con
dosificaciones del 2 y del 3% de cal viva en volumen, dependiendo de la plasticidad
del material.
Para el establecimiento de la fórmula de trabajo se estableció un valor mínimo del
CBR en laboratorio de 10, que fue ampliamente superado por los valores medidos en
el material colocado en obra, donde se obtuvieron valores de este parámetro
comprendidos entre 15 y 50.
A continuación se describe el proceso constructivo adoptado:
1- Preparación superficie de apoyo.
2- Extendido del suelo a estabilizar en capas de 40 cm, para que una vez
compactadas se quede en 30cm. A su vez se eliminaron los gruesos y grumos
superiores a 80 mm con anterioridad a la mezcla.
3- Comprobación de la humedad.
4- Extendido de la cal mediante un PANIEN u otro medio y en franjas con
solape de unos 15 cm.
5- Mezclado del suelo con la cal mediante un RACO 550 u otro medio. Los
grumos de la mezcla deberán ser inferiores a 20 mm, por homogeneización y
posteriormente se deberá volver a nivelar y regularizar.
6- Compactación con la densidad de referencia: 95% del Próctor modificado
Como norma de buena práctica se dejaban todos los tajos perfectamente
compactados y sellados al terminar la jornada, pues no hay que olvidar que el suelo
recién estabilizado aumenta su permeabilidad.

Conclusión
El principal problema de las arcillas de Jimena es su elevado índice de plasticidad.
Una manera de poder emplear estos materiales como núcleo de terraplenes es
estabilizarlos con cal y realizando una adecuada compactación.
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Invertimos en su futuro
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
Nombre de carretera: Variante de Alcalá de los Gazules
Tramo:
Provincia: Cádiz.
Año: 2004-2005 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Espaldones:
Materiales marginales utilizados:
Arcillas muy expansivas. Arcilla de Jimena.
Características más relevantes:
 LL= 30-95 %
 LP= 15-45 %
 IP= 10-50 %
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
 Eliminación de tamaños superiores a 80 mm.
 Extendido de cal (2-3%) con solape entre pasadas de 15 cm.
Tongadas:
 Tongadas de 40 cm.
Forma de compactación:
Compactación consiguiendo como mínimo el 95% de la densidad del Próctor
Modificado.
Comportamiento posterior:
Sin datos
3.1.10.-
Otros casos resumidos
En este apartado se citan brevemente algunos casos en los que se han empleado
materiales marginales.
a) CN-340 en Xátiva (Valencia) (Morilla, 1994 y Castanedo, 2007)

Características de los materiales
Los materiales atravesados eran mezclas de yeso y arcilla con porcentajes variados.
Las arcillas son de plasticidad media con un límite líquido de 40 y un índice de
plasticidad de 13. Se observa un claro predominio de illita y un contenido reducido de
montmorillonita.

Puesta en obra
Para la puesta en obra se recomienda la compactación con rodillo vibrante y alta
energía de compactación, en tongadas de 30 cm de espesor. Otra posibilidad sería el
empleo de un rodillo pata de cabra con altura máxima de tongada de 20 cm. Asimismo
se debe compactar del lado seco con una humedad del -2% con respecto a la óptima
del ensayo Próctor.
b) Variante de la carretera M-307 en San Martín de la Vega (Castanedo, 2007)

Características de los materiales
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Los materiales atravesados eran yesos masivos y cristalizados y yesos con
intercalaciones margosas.

Puesta en obra
Para la puesta en obra se colocó el todo-uno de yesos en tongadas de 90 cm
protegido por espaldones de 2,4 m de material tolerable. Los yesos se protegen con
una lámina impermeabilizadora.
c) Autopista Burgos-Málzaga (Soriano, 2002 y Castanedo, 2007)

Contexto general
Construida en los años 1976 y 1977 en el tramo comprendido entre Burgos y
Pancorbo.

Características de los materiales
El material consistía en una matriz arcillosa con porcentajes comprendidos entre un 30
y un 40% de yeso, con una granulometría predominante de grava.

Puesta en obra
La altura de los terraplenes oscilaba entre 3 y 30 m. Se construyeron sin especial
protección y con una compactación muy cuidada, con tongadas de 30 o 40 cm de
espesor. La compactación se hizo del lado seco y con rodillo vibratorio.

Resultados
Los terraplenes no han presentado ningún tipo de problema a largo plazo.
d) Terraplén de ensayo (Soriano, 2002)

Características de los materiales
Los materiales empleados para el terraplén de ensayo consistían en mezclas de
margas y yesos en relación 60-40%, con un tamaño máximo de los bolos de yeso de
30 cm. Las tongadas eran de menos de 40 cm de espesor.

Resultados
El resultado fue E1>40 MPa y E2/E1>5 MPa con una fluencia apreciable de más de un
20% en un día. También presentó un colapso apreciable.
e) Autovía en la zona de Venta de Baños (Palencia) (Oteo, 1994)

Material empleado
Se utilizaron arcillas terciarias grisáceas, expansivas con algo de carbonatos.

Solución adoptada
Se utilizó una sección de tipo encapsulada, rodeando las arcillas con zahorras
naturales con algo de finos (25-35 %), para conseguir un material bastante
impermeable.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Invertimos en su futuro
Nombre de carretera: CN-340 en Xátiva.
Nombre de carretera: Autopista Burgos-Málzaga.
Tramo:
Tramo:
Provincia: Valencia.
Provincia: Burgos.
Año:
Año: 1977 (puesta en servicio).
Materiales marginales utilizados:
Características geométricas del terraplén:
Yesos y arcillas de plasticidad media con alto contenido de illita.
Características más relevantes:
1. LL= 40
2. IP= 13
Zona de colocación: Núcleo.
Tongadas y forma de compactación:
3. Tongadas de 30 cm de espesor compactadas con rodillo vibrante.
4. Tongadas de 20 cm de espesor compactadas con pata de cabra.
Comportamiento posterior:
Sin datos
Observaciones:
Compactar del lado seco.
Altura máxima: Altura entre 3 y 30 m.
Materiales marginales utilizados:
Atraviesa materiales arcillosos con presencia de yesos.
Características más relevantes:
5. Matriz arcillosa con 30-40% de yeso.
Zona de colocación: Núcleo.
Tongadas:
6. Tongadas de 30 ó 40 cm de espesor.
Forma de compactación:
Compactación del lado seco y con rodillo vibratorio.
Comportamiento posterior:
Buen comportamiento posterior.
Observaciones:
Nombre de carretera: Variante de la carretera M-307 en San Martín de la Vega.
Nombre de carretera: Autovía en la zona de Venta de Baños.
Tramo:
Tramo:
Provincia: Madrid.
Provincia: Palencia.
Año:
Año:
Materiales marginales utilizados:
Materiales marginales utilizados:
La traza atraviesa materiales yesíferos. Yesos masivos y cristalizados y yesos con intercalaciones Arcillas terciarias grisáceas, expansivas con algo de carbonatos.
margosas.
Zona de colocación: Núcleo.
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
Disposición empleada:
Sección de tipo encapsulada, rodeando las arcillas con zahorras naturales con algo de finos (25-35 %).
El yeso se coloca en forma de todo-uno en tongadas de 90 cm protegido por una lámina
Forma de compactación:
impermeabilizadora.
Sin datos.
Comportamiento posterior:
Comportamiento posterior:
Sin datos
Observaciones:
Buen comportamiento posterior.
Observaciones:
96
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3.1.11.
Autopista de acceso al puerto de Tánger Med (Marruecos)
Contexto general
El proyecto de la autopista que sirve al puerto de Tánger Med, tiene una longitud de 54
km y prevé recurrir a la estabilización de suelos con cal para mejorar las actuaciones
de la mayor parte de los movimientos de tierra. Esta técnica nunca ha sido adoptada
antes en una autopista marroquí incluso menos con materiales evolutivos como los de
tipo Marga endurecido.
El área del proyecto se caracteriza por su escasez de material natural noble, y por ello
se decidió adoptar la solución de tratamiento con cal. Esta solución innovadora,
además de su ventaja económica, la cual hizo posible reducir el coste del movimiento
de tierras en más de un 60%, también ayudó a atenuar el impacto del proyecto sobre
el medio ambiente.
Figura 3-34. Localización de la autovía

Justificación del tratamiento
En la ausencia de materiales granulares y respondiendo a las especificaciones
requeridas, el personal del proyecto decidió utilizar el suelo estabilizado con cal en
lugar de trabajar con materiales procedentes de canteras
-Justificación económica:
Se seleccionó la opción de tratamiento con cal por las siguientes razones:
• Valorización de materiales locales: este proceso permite el uso de materiales en
lugar de recurrir a los materiales de préstamo que suelen ser más caros. Esta solución
reduce al mismo tiempo la cantidad de materiales que se deben colocarse en
vertedero.
•Reducción de los materiales enviados a vertedero: el uso de materiales locales
reduce el costo del transporte y vertido.
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-Justificación técnica:
Además del aspecto económico, el tratamiento tiene un interés ecológico, puesto que
la valorización de los recursos materiales locales limita la apertura de las canteras y la
de depósitos.
La composición de la mezcla se deberá realizar especificando la cantidad de agua
óptima y mínima dosificación de cal que permitan garantizar un buen comportamiento
del relleno.

Trabajos realizados
Durante la construcción de la autopista que sirve el puerto de Tánger Med, el proceso
de tratamiento de materiales se realizó según un jornal de aproximadamente 2.500m3
que corresponde a aproximadamente 400 ml por día y forma.
En el plan de movimiento de materiales destinados al tratamiento, se lleva a cabo una
acción mecánica y una acción térmica para transformar estos materiales semirocosos
en suelos no cohesivos.
Esta actividad comienza con la exhibición al aire libre de los materiales durante varios
días hasta que se experimenta una evolución natural; antes del riego y con el tráfico
de los motores el suelo se fragmentado más. Al final de esta etapa, el suelo tiene el
aspecto granular.
Las máquinas de fragmentación mecánica empleados son excavadoras, tractores con
arados y compactador para apisonar y lograr reducir materiales a un molienda de
hasta 0/20 mm. El pulido final de los materiales llega a un tamaño de 0/10 mm incluso
0/5 mm. La cantidad de agua necesaria es calibrada por medición del contenido en
agua del suelo en el lugar. La humedad final oscila entre Wopt+1 y Wopt+2.
La cal usada es cal viva conforme a estándar NFP98-101. La cal se vierte mediante
dos cisternas semi móviles equipadas con bombas de alimentación, que tienen filtros
para reducir el rechazo del polvo. El período de almacenaje de la cal se limita a dos
días para evitar su deterioro por el aire ambiente.
La cal se extiende en la superficie de la capa a tratar regulado previamente y
delimitado para controlar la dosificación y la profundidad del tratamiento. El equipo de
difusión es un esparcidor de medición gravimétrica, controlado en la tasa de avance;
está equipado con un sistema que permite tener un coeficiente de la variación
longitudinal y transversal inferior al 15%. El separador tiene faldas flexibles que
canalizan la cal a la superficie de la tierra para ser tratada.
El amasado es asegurado por mezcladores con cobertura arbórea horizontal de una
campana y permitiendo un mezcla homogénea entre la cal y los materiales para ser
tratados en una profundidad de 35 cm.
La compactación de los suelos tratados está garantizada por un compactador que
realiza 10 pasadas. La nivelación es controlada topográficamente para asegurarse de
que su declive sea del 4%.
Para que este procedimiento fuese eficaz se acompañó de un control del agua
contenido para calibrar las mejores aportaciones de agua.
Las operaciones de humidificación de materiales se realizan en la noche o temprano
por la mañana para minimizar la evaporación inmediata. Tras la humidificación se
compacta con un compactador liso sin vibrar para limitar la evaporación durante el día.
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
Problemas encontrados
Uno de los mayores problemas con el que se han encontrado ha sido la obtención de
la granulometría necesaria para el tratamiento. Para llevar estos materiales de roca a
una gama de granulometría 0/20 mm, el proceso adoptado consta con una
transformación de los bloques de marga manteniéndolos varios días al aire libre, con
una posterior humidificación para cambiar su contenido de agua y finalmente la acción
de las máquinas de disgregación como niveladoras, rodillos con pies támpers y
mezcladores; el pulido final de los materiales son satisfactorios. A final de este proceso
se llega a un tamaño de 0/10 mm incluso 0/5 mm. Sin esta transformación de la
granulometría del tratamiento No puede tener éxito en este tipo de materiales;
Otro inconveniente sufrido fue el estado hídrico muy seco de materiales in situ antes
del tratamiento. Para optimizar el consumo de agua, en particular durante el verano, la
humidificación se hizo a la tarde-noche o muy temprano por la mañana.
El viento del este que caracteriza a la zona de Tánger se levanta varias veces por mes
y bloquea el funcionamiento del tratamiento durante varios días.

Conclusiones
El método de estabilización de los materiales con cal se pudo llevar a cabo en unas
condiciones muy favorables de transitabilidad, compactación y homogeneidad. El
resultado fue satisfactorio y no ha presentado anomalías posteriores.
Por otra parte el hecho de reducir la apertura de nuevas canteras y disminuir los
volúmenes de material a enviar a vertedero junto con el ahorro que ello conlleva hace
de este método un tratamiento a tener en cuenta en las siguientes obras en
marruecos.
3.2.- EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE NFU
3.2.1.- Duplicación de la carretera M-111 y Variante Fuente el Saz

Contexto general
En el año 2007 se construye uno de los accesos al Paso de Salomón, situado en el
P.K. 4+730.862 de la carretera M-111 (Figura 3-35). Para la ejecución de los rellenos
del citado acceso se decidió emplear neumáticos fuera de uso troceados alternándolos
con capas de suelo (Botello Rojas et al., 2008).
El relleno seleccionado para ser construido con NFU troceados tiene algo más de 200
m de longitud, alcanza una altura máxima de 7,5 m y la anchura en coronación es de
8,8 m. Los taludes son de 2H: 1V. El tramo construido con NFU tiene una longitud de
unos 100 m.
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Figura 3-35. Localización del relleno con NFU (Botello Rojas et al., 2008).

Caracterización de los materiales
El terreno en esta zona tiene el N.F. a 4,65 m de profundidad y muestra el siguiente
perfil:
Unidad geotécnica 4: Limos y arcillas arenosas. Son capas de poco espesor. El
porcentaje de finos es del orden del 10%, y el de arenas está por encima del 80%. En
principio se trata de un suelo no plástico.
Unidad geotécnica 2: Terrazas. Gravas y arenas con cantos. Son depósitos
cuaternarios de espesor variable y naturaleza granular. Son materiales no plásticos
con un porcentaje de finos entre 4,5 y 8,5%. El valor de Nspt es de 73 a 3m de
profundidad y de 47 a 6 m.
Unidad geotécnica 1: Arcosas blancas y fangos arcósicos. Se trata básicamente de
toscos arenosos. El porcentaje de finos está entre un 34 y un 72%. El límite líquido es
siempre menor de 10 y el índice de plasticidad varía entre 6 y 23. Se trata de terrenos
poco plásticos. A partir de ensayos de corte se obtiene una cohesión de 0,1 MPa y un
ángulo de rozamiento interno de 28-29º. La resistencia a compresión simple está entre
0,1 y 0,32 MPa. A lo largo de la traza se ha obtenido un valor de golpeo SPT superior
a 45.

Trabajos realizados
La secuencia de colocación de los materiales en el terraplén fue el siguiente:
Después de colocar la primera capa de suelo se cubrió con un geotextil sobre el que
se extendieron los NFU triturados. Esta primera capa de NFU presentaba una longitud
de 105m y 2m de altura (Figura 3-36).
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Figura 3-36: Construcción de la capa inferior de tiras de NFU (Botello Rojas et al., 2008).
Tras alcanzar esta altura de 2m se volvió a cubrir con geotextil y con una capa de
suelo de 1,2m. Sobre esta capa de suelo se volvió a extender un geotextil y otra capa
de NFU triturados de 1,2m de altura.
Ésta se volvió a cubrir con otro geotextil y con una capa de suelo de 1,5m de espesor.
Estas capas se compactaron con rodillo de 10 toneladas y presión de compactación de
2,9 MPa (Figura 3-37, Figura 3-38 y Figura 3-39). Como mínimo se deben dar 10
pasadas para compactar cada capa. Para la ejecución del relleno se emplearon
aproximadamente 270.000 neumáticos fuera de uso, es decir 2200 toneladas de
neumático.
Figura 3-37: Compactación del material (Botello Rojas et al., 2008).
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Figura 3-38. Compactación del material (Botello Rojas et al., 2008).
Figura 3-39: Sección transversal del terraplén (Botello Rojas et al, 2008)

Resultados
La densidad compactada de los NFU utilizados en esta aplicación fue de 6,5 kN/m3,
mientras que la densidad compactada del suelo fue de 18 kN/m3. Los valores
obtenidos de las presiones verticales al final de la construcción fueron de 34,8 kPa
bajo la capa de NFU y de 48,6 kPa bajo la capa de suelo.
Los valores de la temperatura media registrados en las capas inferiores y superiores
de NFU y en la capa intermedia de suelo, fueron de 12,09ºC, 13,66ºC y 19,02ºC,
respectivamente.
En cuanto a la calidad del agua subterránea, el pH en los pozos abiertos fue de 7,12 y
las temperaturas de 16,7ºC.
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Los asientos obtenidos fueron del 7% de la altura del relleno en la capa inferior de
NFU, lo que supone un 2% de la altura total.

Conclusiones
Como conclusión se puede sacar lo siguiente:
-El uso de NFU como relleno en terraplenes no produce ningún impacto
medioambiental en la calidad de las aguas subterráneas.
-La presión vertical producida en la fundación del relleno debido a la presencia de
NFU, es de aproximadamente un 70% menor que la correspondiente obtenida en un
terraplén convencional.
-Gran parte de los asientos esperados ocurren durante el proceso constructivo a un
tiempo limitado a dos o tres meses, y posteriormente no se esperan grandes
deformaciones.
-Supone una gran ventaja medioambiental por valorizar un residuo como un material
constructivo, además de dar lugar a un elevado consumo del residuo.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Duplicación de la carretera M-111 y Variante Fuente el Saz
Tramo:
Provincia: Madrid
Año: 2007 (construcción)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 7,5 m.
Taludes: 2H/1V.
Anchura de coronación= 8,8 m
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
1º capa de NFU de 2 m de espesor y 105 m envuelta por geotextil.
Capa de suelo de 1,2 m de espesor.
2º capa de NFU de 1,2 m de espesor envuelta por geotextil.
Capa de suelo de 1,5 m de espesor.
Tongadas:
Forma de compactación:
Compactación con rodillo de 10 t, presión de compactación de 2,9 MPa y 10 pasadas de compactador.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
3
Densidad NFU tras compactación= 6,5 kN/m ; Densidad suelo tras compactación= 18 kN/m
3
La mayor parte de los asientos son producidos durante el proceso constructivo en un plazo de 2-3 meses.
Temperatura 1º capa NFU= 12,09ºC; Temperatura capa intermedia suelo= 13,66ºC; Temperatura 2º capa Presión transmitida 70% menor que la que se transmitiría si se utilizase suelo en vez de NFU.
NFU= 19,02ºC
Calidad agua en pozos: pH= 7,12 y temperatura16,7ºC
Asientos= 2% altura total del relleno
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3.2.2.- Experiencias del laboratorio de geotecnia en la ejecución de rellenos
viarios con neumáticos fuera de uso

Contexto general
Aunque no se trate de una experiencia llevada a cabo en el relleno de una carretera
propiamente dicho, es interesante conocer cuáles han sido los resultados obtenidos de
las bandas de ensayo llevadas a cabo en conjunto entre la DGC y el CEDEX. El
informe fue emitido en diciembre de 2010 (Cano Linares et al, 2010).
El trabajo consistía en la ejecución de cuatro bandas de ensayo, dos de ellas
únicamente con NFU, de las cuales una se compactó con rodillo liso y la otra con
bulldózer; las otras dos se ejecutaron con una mezcla de NFU y suelo, de las cuales
una se mezcló con suelo seleccionado y la otra con suelo marginal.

Caracterización de los materiales
El material seleccionado consiste en un suelo granular formado por gravas de color
anaranjado que en ocasiones se aglutinan en tamaños mayores. El suelo no presenta
prácticamente fracción fina. Las gravas presentan una forma angulosa, con formas
cúbicas y textura superficial rugosa.
El suelo marginal estaba constituido por una marga arcillosa de color beige. En la
Tabla 3-13 se indican las características del material marginal:
SUELO MARGINAL
Cernido por tamiz 008 UNE
94%
Materia orgánica
0,08%
Sales solubles
0,30%
Carbonatos
29%
pH
8,78 (19,1ºC)
Límite líquido
49%
Límite plástico
33%
Índice de plasticidad
16%
Densidad max PN
1,5 g/cm3
Humedad óptima PN
21,40%
Humedad natural
24,40%
Asiento en ensayo de colapso
0,30%
Expansión en ensayo de hinchamiento libre
1,20%
Tabla 3-13. Características de los materiales (Cano Linares et al, 2010).
105
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
Trabajos realizados
Para la realización del ensayo en primer lugar se preparó la plataforma, para lo cual se
procedió al desbroce y eliminación de tierra vegetal. Posteriormente se aportó un suelo
seleccionado para formar una capa de unos 30 cm de espesor. Esta capa se
compactó hasta alcanzar una densidad de al menos el 95% de la del Próctor
Modificado. Finalmente se hicieron ensayos de placa de carga garantizando que los
asientos finales que se obtuviesen no perteneciesen a la citada capa y fuesen
únicamente los correspondientes al material ensayado.
Sobre esta explanada se colocaron las propias bandas de ensayo. Estas bandas
tenían unas dimensiones de 4 m de anchura y 20 m de longitud cada una. En la Figura
3-40 se observa la disposición en planta de las citadas bandas:
Figura 3-40: Bandas de trabajo (Cano Linares et al, 2010).
La Tabla 3-14 muestra de forma resumida la forma de compactación y número de
tongadas de cada una de las bandas:
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Banda
Compactador Velocidad Espesor
(km/h)
de
tongada
(cm)
Número
de
tongadas
NFU
Rodillo liso de 1,5
93 kN con
vibración
40±10
4
Mezcla
NFU- Rodillo liso de 1,5
suelo
93 kN con
seleccionado
vibración
40±10
1
NFU
3,6
40±10
3
Mezcla
NFU- Rodillo liso de 1,5
suelo marginal
93 kN con
vibración
40±10
3
Bulldózer 27t
Tabla 3-14. Resumen de la forma de trabajo (Cano Linares et al, 2010).
Teniendo en cuenta la densidad seca del NFU empleado (0,42 t/m3), se estima que se
emplearon para la ejecución de cada banda aproximadamente 17±4 toneladas de
material.
La primera banda que se ejecutó fue la de NFU compactado con rodillo liso vibratorio.
La primera tongada se compactó con 6 pasadas dobles, midiendo los asientos tras 3 y
6 pasadas respectivamente. Estos asientos fueron similares en cada caso. La segunda
tongada se compactó con nueve pasadas dobles midiendo los asientos tras 3, 6 y 9
pasadas. El asiento de la segunda tongada tras 3 pasadas fue superior que la de la
primera tras el mismo número de pasadas. Tras la compactación de la tercera tongada
se detectó una tendencia similar de los asientos. Finalmente se ejecutó la cuarta
tongada.
La segunda banda ejecutada fue la de NFU compactada con bulldózer. La primera
tongada se compactó con 3, 5 y 8 pasadas de bulldózer. La segunda se compactó
hasta con 9 pasadas. La última tongada se compactó con 3,6 y 9 pasadas y se apreció
visualmente que la altura disminuyó un poco.
De la comparación de estas dos capas se obtiene que la banda compactada con
bulldózer tenía un aspecto más esponjoso y suelto que la banda compactada con
rodillo, mostrando un mayor número de oquedades entre las tiras de NFU.
Posteriormente se ejecutó la banda de NFU y suelo seleccionado. En este caso
únicamente se realizó una tongada debido a su coste. En primer lugar se vertió el NFU
en una capa de 20 cm de espesor y posteriormente se colocó el suelo seleccionado
también en una capa de 20 cm. El mezclado de ambos materiales se realizó mediante
la pala de una retro. La tongada se compactó con tres pasadas (ida y vuelta) del rodillo
liso vibratorio. Tras la compactación se obtuvo una mezcla muy homogénea y regular.
Finalmente se procedió a la ejecución de la banda de NFU con suelo marginal. La
primera tongada se ejecutó de la misma manera que en el caso anterior y se compactó
con 3 y 6 pasadas de ida y vuelta haciendo el control topográfico correspondiente. En
la segunda tongada se dieron también tres, seis y nueve pasadas de rodillo liso
vibratorio, mostrando unos asientos muy similares a los sufridos en la primera
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tongada. Finalmente se ensayó una tercera tongada en la que se dieron 3, 4, 5 y 9
pasadas de rodillo con el propósito de tomar algún dato más entre 3 y 9 pasadas de
dicho compactador. Se comprobó que el asiento vertical sufrido por la mezcla NFUsuelo marginal fue ligeramente superior que el sufrido en las otras dos tongadas.
Este es el aspecto que tenía la zona de ensayo (Figura 3-41):
Figura 3-41: Zona de ensayo (Cano Linares et al, 2010).

Resultados
Los principales resultados los siguientes:
-En la banda de NFU compactada con rodillo liso, el asiento total experimentado tras la
compactación de las cuatro tongadas realizadas, cuyo espesor inicial total fue de 143
cm, ha resultado ser de 44,7cm, lo que corresponde a una deformación vertical del
31,2%.
-El esfuerzo de compactación, en el caso de NFU no mezclados, se extiende
claramente a las tongadas subyacentes.
-Las expresiones potenciales que se han adoptado para analizar analíticamente la
tendencia en la evolución de los valores de la deformación en función del número de
pasadas se han ajustado a los valores medidos, con unos coeficientes de correlación
superiores a 0,95 en todos los casos.
-Las curvas de ajuste consideradas muestran una ligera tendencia al aumento de los
movimientos, tanto más cuanto mayor es el número de tongada considerado, sin
evidenciarse con claridad la estabilización de los movimientos, sobre todo en la cuarta
tongada.
-A la vista de los ajustes matemáticos empleados parece razonable resaltar que
hubiera sido muy interesante la ejecución de un número mayor de pasadas de
compactador lo que habría permitido confirmar con mayor rigurosidad la clara
estabilización de los movimientos.
-En la banda de mezcla de NFU y material marginal, el asiento total experimentado
tras la compactación de las tres tongadas, cuyo espesor inicial total era de 117 cm, ha
resultado ser de 23,2 cm, lo que corresponde a una deformación vertical del 19,75%.
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-Las deformaciones verticales máximas sufridas por las tongadas de la banda de NFUsuelo marginal estuvieron comprendidas entre 18% y 24%, inferiores al valor medio
obtenido en la banda de NFU compactada con rodillo (30%).
-Las densidades máximas obtenidas en la compactación de la tongada superior de las
bandas de NFU y de mezcla de NFU-suelo marginal han variado ligeramente en
función del método de medida del volumen empleado. Las densidades obtenidas han
resultado ser:

NFU no mezclado compactado con rodillo: 0,84 y 0,91 t/m3

NFU no mezclado compactado con bulldózer: 0,72 y 0,91 t/m3

Mezcla NFU-suelo marginal compactado con rodillo: 1,5 y 1,9 t/m3
-Los valores de densidad obtenidos son similares a los obtenidos en los ensayos de
corte directo sobre tiras de NFU realizados en la caja de corte de 1 x 1 m del CEDEX
que resultaron de 0,85 t/m3 para una tensión normal de 100 kPa, equiparable a la
transmitida por los compactadores empleados en la ejecución de las bandas. También
están en concordancia con los valores obtenidos de la revisión bibliográfica.
-Los valores medios del módulo dinámico Evd obtenidos con el ensayo dinámico de
carga con placa de 300mm han resultado ser de 5,7 y 4,5 MPa, respectivamente para
las bandas de NFU y de mezcla de NFU con suelo, ambas compactadas con rodillo
liso. La dispersión de los datos en ambos casos ha sido alta, con unas desviaciones
típicas de 4,7 y 3,2 MPa, respectivamente. El valor medio del módulo dinámico en la
banda compactada con bulldózer ha resultado de 2,9 MPa, con una desviación típica
de 1,1 MPa.
-Considerando el módulo dinámico como parámetro adecuado para valorar la calidad
de la compactación, los resultados obtenidos están en concordancia con los resultados
del análisis de asientos, en el que se ha podido comprobar una mayor compactación
en el caso de las bandas compactadas con rodillo liso que con bulldózer.

Conclusiones
Éstas son las conclusiones que se obtuvieron:
-
La maquinaria más adecuada para realizar la compactación de tiras de NFU no
mezclados y de mezclas con suelos es el rodillo liso vibratorio.
-
No se ha podido determinar con absoluta claridad el número mínimo de pasadas
de compactador necesarios para la compactación de terraplenes ejecutados con
NFU y mezclas de NFU con suelo.
-
El relleno con NFU compactado presenta una densidad muy ligera que puede ser
ventajosa para determinadas aplicaciones.
-
La mezcla de NFU con suelo produce un material más denso, menos deformable y
más fácilmente compactable.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de estos
trabajos.
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Nombre de carretera: Experiencias del laboratorio de geotecnia en la ejecución de
rellenos viarios con NFU.
Tramo:
Provincia: Madrid
Año: 2010 (Informe emitido 2010)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: NFU
colocación:
Disposición empleada,
tongadas y forma de
compactación
Características relevantes de los materiales
Dens. Seca= 0,42 t/m3
Dens. Seca= 0,42 t/m3
Suelo seleccionado: color anaranjado, fracción fina prácticamente nula, forma
de las partículas angulosa y textura rugosa.
Suelo marginal:
LL= 49%; LP= 33%; IP= 19%
NFU+suelo
Densidad máxima = 1,5 g/cm3
marginal
Humedad óptima= 21,4%; Humedad natural= 24,4%
Velocidad
Espesor de
Número de
Material
Compactador
(km/h)
tongada (cm)
tongadas
Rodillo liso de 93 kN
con vibración dando 4
1,5
40±10
4
NFU
pasadas
Rodillo liso de 93 kN
Mezcla NFU-suelo
con vibración, dando 1
1,5
40±10
1
seleccionado
sola pasada
Bulldózer de 27t, dando
3,6
40±10
3
NFU
3 pasadas
Rodillo liso de 93 kN
Mezcla NFU-suelo
con vibración, dando 3
1,5
40±10
3
marginal
pasadas
Características más relevantes:
Zona de
Núcleo.
Material
marginal
empleado
NFU
NFU
NFU+suelo
seleccionado
Comportamiento posterior:
Material marginal empleado
NFU
NFU
NFU+suelo seleccionado
NFU+suelo marginal
Observaciones:
La maquinaria más adecuada para compactar tiras de NFU no mezclados y mezclados con suelos es el rodillo
liso vibratorio.
Resultados/Comportamiento posterior
Asiento de 44,7 cm, es decir, 31,2%.
Dens. Max= 0,84-0,91 t/m3.
Mod. Dinámico en ensayo de placa de carga= 5,7 MPa
Dens. Max= 0,72-0,91 t/m3.
Mod. Dinámico en ensayo de placa de carga= 4,5 MPa
Asiento de 5,6 cm, es decir, 13,3%.
Asiento de 23,2 cm, es decir, 19,75%.
Dens. Max= 1,5-1,9 t/m3
Mod. Dinámico en ensayo de placa de carga= 2,9 MPa
La densidad del relleno con NFU compactado es muy baja, lo cual puede ser ventajoso en muchas aplicaciones.
La mezcla de NFU con suelo es más densa, menos deformable y mejor compactable.
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3.2.3.- Autopista AP-46. Alto de las Pedrizas-Málaga.

Contexto general
La construcción de la autopista AP-46 entre el Alto de Las Pedrizas y Málaga se le
adjudicó a la empresa Sacyr-Vallermoso en un proyecto con un coste de 367,1
millones de euros. Las obras comenzaron en febrero de 2008 y finalizaron en octubre
de 2011 (Parra Arraya, 2012). La ubicación de la obra se recoge en la Figura 3-42.
Figura 3-42: Ubicación de la obra (www.autopistalaspedrizas.com).
Para la construcción del terraplén del Enlace 1 de la autopista de las Pedrizas
utilizaron neumáticos fuera de uso.
La cantidad total necesaria y utilizada de neumáticos fuera de uso alcanzó las 4000
toneladas.

Trabajos realizados
Tras la preparación de la superficie de apoyo con su correspondiente cajeado se
colocó el material de cimiento debidamente compactado cumpliendo con las
exigencias del PG-3. El núcleo formado con NFU se colocó en dos bloques separados
por el mismo material que compone el cimiento. En la Figura 3-43 se observan
algunas fotografías del colocado, extendido y compactado de las capas.
La maquinaria que se utilizó fue:
- Camiones de obra para la descarga del material directamente en el tajo.
- Tractores de oruga para la extensión de los neumáticos fuera de uso.
- En la compactación del material utilizaron rodillos lisos.
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Figura 3-43: Colocado, extendido y compactado de NFU en la vía AP-46 (SIGNUS)
El total de la construcción del relleno se realizó en un plazo de un mes, a pesar de que
la extensión y compactación de la primera tongada la ejecutaron en un tiempo no
mayor a 3 horas. Los motivos en la demora de la construcción fueron por:
1. La diferente cubicación en cada una de las tongadas.
2. El cambio del número de pasadas del rodillo en función de la altura de la tongada en
lo referente a los trabajos con NFU.
3. Por la ejecución de los espaldones y del relleno intermedio de tierras vinculados a
los trabajos del terraplén.
4. Por último, a las condicionantes propias de las obras: circunstancias meteorológicas
y coordinación con el ritmo de trabajo de otros tajos de la obra.
En la Figura 3-44 se recoge una sección transversal del terraplén y la ubicación de
puntos de control.
Figura 3-44: Sección transversal del terraplén y ubicación de puntos de control del terraplén
(SIGNUS).
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Nombre de carretera: Autopista AP-46.
Tramo: Alto de las Pedrizas-Málaga.
Provincia: Málaga.
Año: 2011 (puesta en servicio)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
NFU en dos bloques separados por el mismo material que el cimiento.
Tongadas:
Forma de compactación:
Compactación con rodillos lisos..
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Sin datos
.
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3.2.4.- Vía de servicio y modificación de enlaces San Isidro-aeropuerto Sur

Contexto general
El enlace de San Isidro comunica la autopista TF-1 con la carretera TF-614, en la isla
de Tenerife. El terraplén en cuestión ha sido construido en el eje MD-VS1-A y está
localizado entre el P.K. 0+160 y el P.K. 0+39. El proyecto fue aprobado a finales de
1999 con un plazo de ejecución de las obras de 2 años y un presupuesto de
889.250.083 pesetas (Botello Rojas).

Características geométricas del terraplén
El terraplén tiene una altura aproximada de 20 metros con una anchura de coronación
de 11,5 metros y una longitud de 65 metros.

Trabajos realizados
Para llevar a cabo la ejecución del terraplén en cuestión se diseñaron dos secciones
tipo en función de la geometría del mismo. La zona en donde el terraplén tenía poca
altura, solamente se colocó una capa de NFU; en la zona donde el terraplén tenía
mayor altura se colocaron dos capas de neumáticos separados de un suelo.
En primer lugar se preparó la superficie de apoyo del terraplén. Tras extender la
primera capa de suelo, se cubrió con un geotextil sobre el que se extendieron los
neumáticos troceados vertidos desde camiones y extendidos con la ayuda de un
bulldózer y posteriormente compactados. Tras alcanzarse la altura de un metro en la
capa inferior de neumáticos, ésta se cubrió con geotextil y con una capa de suelo.
Sobre esta capa de suelo se volvió a extender un geotextil y seguidamente se inició
con la segunda capa de neumáticos de dos metros de espesor. Ésta se recubrió de
nuevo con un geotextil y con suelo hasta llegar a coronación.

Resultados
El control de asientos se llevó a cabo con líneas continuas de asiento, placas de
asiento y células hidráulicas. Según estas mediciones de campo en la sección del PK
0+290 se puede observar que las deformaciones en los rellenos de neumáticos se
producen en un periodo aproximadamente de dos meses desde el momento de la
construcción y luego disminuye con el paso del tiempo. Aunque se han medido
asientos de 21 cm en la capa inferior y 26 cm en la superior, una gran parte de este
asiento es debido al terreno de cimentación que ha asentado 16 cm aproximadamente.
El control de la temperatura se llevó a cabo mediante termorresistencias. El rango de
temperatura de las dos capas de NFU está comprendido entre 17,5 y 19,5 ºC. Estas
temperaturas son similares a las registradas por el sensor de referencia localizado en
el relleno convencional (suelo), lo cual es una buena señal.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
114
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Nombre de carretera: Vía de servicio y modificación de enlaces San Isidro-aeropuerto
Sur
Tramo:
Provincia: Tenerife
Año: 1999 (Aprobación del proyecto)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 20m
Taludes:
Anchura de coronación= 11,5 m
Longitud= 65 m
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada, tongadas y forma de compactación
Capa de suelo seguida de geotextil y una capa de un metro de espesor de NFU.
Por encima capa de suelo.
Para alturas mayores colocar sobre lo anterior geotextil+NFU+geotextil+capa suelo.
Comportamiento posterior:
Asiento en capa inferior= 21 cm.
Asiento en capa superior= 26 cm.
Temperatura en las capas de NFU= 17,5-19,5 ºC
Observaciones:
Gran parte de los asientos son debido al asiento de la cimentación (16 cm)
3.3.- EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE ESTÉRILES DE CARBÓN
3.3.1.- Autovía Cubillos-Toreno

Contexto general
El siguiente caso es el correspondiente a la construcción del ramal 85 de la autovía
Cubillos-Toreno, en el que se estudió la posibilidad de utilizar los estériles de lavadero
procedentes de minas de carbón para la ejecución del núcleo en terraplenes. Después
de analizar las escombreras de Balcaral, Toralín, Gaiztarro, Recuelga, Maurín y
Rubiona, los estudios se decantaron por los materiales de Toralín (Burgueño Muñoz).
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Invertimos en su futuro

Caracterización de los materiales
Para caracterizar los materiales se llevaron a cabo los ensayos de laboratorio
pertinentes para cada grupo de materiales que constituirían las correspondientes
tongadas.
Del análisis granulométrico del material para la primera tongada (tomándolo como
representativo) se obtuvo la siguiente información:
Cu= 9 que corresponde a un suelo poco uniforme.
Cc= 3,18 que al ser algo superior a 3 significa que se trata de un suelo con
buena graduación.
Del resto de ensayos de este mismo material se obtuvo la siguiente clasificación
(Tabla 3-15):
PG-3/75
VALOR
CLASIFICACIÓN
Contenido en peso superior a 80 mm
0
Seleccionado
Contenido en peso inferior a 80 mm
8
Seleccionado
Límite líquido
22,5
Seleccionado
Límite plástico
15,5
Seleccionado
Índice de plasticidad
7
Seleccionado
Índice CBR
14
Seleccionado
% Hinchamiento
0
Seleccionado
Densidad máxima Próctor
2
Seleccionado
Humedad óptima
7,6
Seleccionado
Contenido de materia orgánica
0
Seleccionado
CLASIFICACIÓN FINAL
Seleccionado
Seleccionado
Tabla 3-15. Clasificación según propiedades (Burgueño Muñoz).

Trabajos realizados
El ramal 85 de la autovía tenía una longitud de 1 km y 8 metros de ancho superior de
plataforma.
Para la ejecución del terraplén se extendió el material en tongadas de entre 30 y 50
cm de espesor, y cada una de las tongadas se compactó con al menos 10 pasadas de
compactador de rodillos vibratorios Tándem de 18 toneladas.
La mayor altura de terraplenado alcanzada fue de 2 metros y el número de tongadas
puestas en obra llegó en su punto máximo a 5.

Resultados obtenidos
Para realizar un control del material empleado para la formación de terraplenes se
procedió a su caracterización obteniendo su densidad máxima y humedad óptima de
compactación mediante el ensayo Próctor Modificado, para cada conjunto de
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materiales usados en la extensión de las cinco primeras tongadas puestas en obra.
Estos resultados se compararon con los obtenidos a pie de obra mediante densímetro
nuclear de acuerdo con la Norma ASTM D-3017. Las compactaciones alcanzaron una
media del 100% del Próctor Modificado.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
Nombre de carretera: Autovía Cubillos-Torena
Tramo:
Provincia: León
Año:
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 2 m.
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: Estériles de carbón
Características más relevantes:
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
Tongadas:

Tongadas de 40 cm
Forma de compactación:
Compactador de rodillo vibratorio Tándem de 18 t.
Mínimo 10 pasadas.
Comportamiento posterior:
Las compactaciones alcanzaron una media del 100% de la densidad del Próctor
Modificado.
3.3.2.- Polígono industrial de Riaño

Contexto general
El polígono industrial de Riaño fue construido entre los años 1.983 a 1.985 en la
comunidad autónoma de Asturias, siendo necesario el relleno de los terrenos para la
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construcción del polígono industrial con los residuos de los estériles de carbón por la
proximidad de los centros de producción a la zona de ejecución y por las buenas
características del residuo que presenta como material de relleno (Parra Arraya, 2012).

Caracterización de los materiales
Los estériles empleados fueron los denominados granos y menudos de lavaderos con
una granulometría donde los porcentajes que pasan el tamiz 80 de la norma UNE es
del 95%, el 30% pasa el tamiz 2 y un total del 5% pasa el tamiz de 0,08 mm de la
misma norma.
La cantidad total de los estériles de carbón utilizados en el terraplén fue de 920.000
toneladas con una distribución de 224.708 t en el año 1.983, 382.694 t en el año 1.984
y el material restante de 312.567 t en el año 1.985.
Los proyectistas realizaron ensayos de compactación y capacidad portante para
determinar los valores a obtener con este tipo de residuos. Las densidades máximas
obtenidas fueron de 2,17 y 2,19 kg/dm3 para humedades óptimas de 6,7 y 7,0% de
manera respectiva y el índice de CBR que registraron fue de 10 sin la presencia de
hinchamiento.

Puesta en obra
La puesta en obra de los estériles se realizó de manera convencional con la descarga
del material en la obra y la formación de camellones a lo largo de toda la explanada
para luego ser extendidos y compactados en tongadas que varían de 0,6 a 0,8 m de
altura. En la Figura 3-45 se aprecia una vista general de la explanada ya con la
colocación del material y con la construcción de algunas calles.
Figura 3-45: Vista de la explanada construida con estériles de carbón (González, 1.986).

Resultados y conclusiones
Las pruebas de densidad in situ realizadas por medio del cono de arena arrojaron
valores de 1,93 a 2,17 kg/dm3 con humedades del 3,5 a 7,1% y con valores
alcanzados de la compactación entre el 88,9 y 100%.
El comportamiento de los estériles de carbón como relleno tuvo resultados exitosos
pero con ciertos condicionantes en su construcción que son que a la hora de
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compactar el material se debe hacer con el valor de contenido de humedad óptima o
por debajo de éste en tongadas que no excedan los 50 o 60 cm de espesor, donde en
cada tongada se debe realizar el escarificado del material antes de las colocación de
la tongada siguiente para que se produzca una mejor unión entre capas y el número
de pasadas con la maquinaria de compactación debe ser el número exacto, ya que
con una mayor cantidad el material de los estériles de carbón se va degradando,
formándose una capa totalmente lisa e impermeable y comprobarse que los estériles
de carbón no contengan impurezas.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Invertimos en su futuro
Nombre de carretera: Polígono industrial de Riaño
Tramo:
Provincia: León
Año: 1985 (finalización)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima: 7,5 m.
Taludes: 2H/1V.
Anchura de coronación= 8,8 m
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
% pasa tamiz 80= 95%; % pasa tamiz 2= 30%; % pasa tamiz 0,08= 5%
Dens. max= 2,17 y 2,19 kg/dm3; Humedad optima = 6,7-7%
CBR= 10
Hinchamiento nulo
Zona de colocación: Núcleo.
Disposición empleada:
Tongadas:
1. Tongadas de 70 cm
Forma de compactación:
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Densidad= 1,93-2,17 kg/dm3
Compactar el material con el valor de contenido de humedad óptima o por debajo de éste en tongadas que no excedan los 50 o
60 cm de espesor, donde en cada tongada se debe realizar el escarificado del material antes de la colocación de la tongada
siguiente.
Humedad= 3,5-7,1%
120
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3.4.- EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE RESIDUOS DE DEMOLICIÓN
3.4.1.- Viales 4104 y 4099 en la localidad de Guadabajaque

Contexto general
Este proyecto fue realizado en el año 2002 entre el Laboratorio de Geotecnia del
CEDEX y la Universidad de León con el objetivo de valorar los residuos de
construcción y demolición (RCD) para su posterior empleo en la construcción de
terraplenes (Matachana et al, 2004)(Bocchino, 2010).

Caracterización del material
En el proceso de reciclado de los RCD para su posterior reutilización como árido para
firmes, se genera un subproducto que en caso de verificar su aptitud se puede
emplear en la construcción de terraplenes. Este subproducto es el correspondiente a
la fracción 0/20 del material obtenido.
Para la identificación y caracterización de dicho material se realizan una serie de
ensayos de los que se muestran sus resultados
Huso granulométrico del material 0/20 en obra (Tabla 3-16).
Tamaño
partícula
(mm)
Porcentaje
que pasa
40
100%
25
100%
20
100%
12,5
100%
10
93%
5
85%
2
78%
0,4
58%
0,08
17%
Tabla 3-16. Granulometría (Matachana et al, 2004).
Resultados de los ensayos para la caracterización química (Tabla 3-17).
Ensayo
Contenido
Materia orgánica UNE 103204: 1993
0,49%
Sales solubles NLT 114/99
0,05%
121
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Yeso NLT 115/99
No realizado
Tabla 3-17. Caracterización química (Matachana et al, 2004).
Resultados de los ensayos para la caracterización mecánica (Tabla 3-18).
Ensayo
Resultado
Densidad seca máxima
1,77 t/m3
Humedad óptima
15%
CBR
22%
Absorción
2,10%
Hinchamiento
0%
Tabla 3-18. Caracterización mecánica (Matachana et al, 2004).
A partir de estos resultados y aplicando los criterios del PG-3 se llega a la conclusión
de que se trata de un material clasificado como adecuado.
Aunque no se han realizado ensayos de caracterización medioambiental, del origen,
selección visual y triaje realizados sobre los residuos reciclados en cuyo tratamiento se
ha generado el material a emplear en el terraplén no se han detectado indicios que
hagan sospechar la existencia de riegos de carácter medioambiental.

Comportamiento del material
El volumen total de material utilizado en los terraplenes fue de 50.000m3 y su
comportamiento durante y después de la construcción fue el que se muestra en la
Tabla 3-19:
Fecha
ensayo
de Densidad
max (t/m3)
Hum
opt
% s/max PN
P.N. (%)
Nº
ensayos
23/09/2002
1,77
15,5
97 a 102
13
30/09/2002
1,77
15,5
101 a 103
13
01/10/2002
1,77
15
97 a 102 (4104) 3
95 a 101 (4099)
8
02/10/2002
1,77
15
97 a 102 (4104) 6
95 a 101 (4099)
34
07/10/2002
1,77
15
95 a 100 (4099)
16
19/10/2002
1,77
15
98 a 102 (4099)
10
14/10/2003
1,78
11,7
96 a 98
10
12/01/2004
1,77
15
99 a 102
7
de
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
Tabla 3-19. Comportamiento del material (Bocchino, 2010).
El comportamiento de los terraplenes ha sido totalmente satisfactorio e incluso se ha
empleado el mismo material para la construcción de la ampliación de dichos viales de
acceso.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
Nombre de carretera: Viales 4104 y 4099 en la localidad de Guadabajaque
Tramo:
Provincia: Cádiz
Año: 2002
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
Densidad seca= 1,77 t/m3; Humedad óptima = 15%
CBR= 22
Hinchamiento nulo
Zona de colocación:
Disposición empleada:
Tongadas:
Forma de compactación:
Comportamiento posterior:
Buen comportamiento posterior.
3.4.2.- Puerto de Barcelona

Contexto general
Aunque no se trata de un relleno en una obra de carretera, se considera interesante
conocer la forma de empleo de los RCD en el caso particular de la ampliación del
puerto de Barcelona (Bocchino, 2010).
Como ya se ha dicho, este proyecto forma parte de las obras de ampliación del puerto
de Barcelona, las cuales se desarrollaron siguiendo los criterios de sostenibilidad. Su
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Invertimos en su futuro
principal objetivo fue verificar la idoneidad de los áridos reciclados mixtos para ser
empleados en la formación de explanadas. Fue ejecutado en el año 2009 bajo la
dirección de la Autoridad Portuaria de Barcelona.
• Ubicación
La explanada se encuentra situada en los dominios del Puerto de Barcelona, en la
zona de la nueva ampliación denominada Muelle Prat. El Muelle Prat se encuentra
entre la antigua y la nueva desembocadura del río Llobregat, frente al término
municipal del Prat de Llobregat, tal y como se puede ver en la Figura 3-46.
Figura 3-46: Ubicación de la zona de estudio (Hortigüela, 2009).

Condiciones del proyecto
Desde la implantación en el Puerto de Barcelona de una planta de reciclado de
materiales, son muchos los usos que se les ha dado a los áridos reciclados
procedentes de RCD que produce. Se emplearon para saneos, nivelación de terrenos,
rellenos de cunetas, caminos provisionales y base para explanadas, entre otros.
La explanada analizada, tiene una superficie total de una hectárea y quedan por
ejecutar en la obra de ampliación del puerto unas 500 ha. Económicamente, cualquier
avance en la tecnología de ejecución de explanadas en recintos portuarios, bien sea
optimizando procesos constructivos, o bien introduciendo nuevos materiales, puede
llegar a tener una gran repercusión. Además de los beneficios medios ambientales que
implica el uso de áridos reciclados en lugar de áridos de cantera.
El principal requisito que debe cumplir la sección transversal de explanada, es que
garantice su integridad estructural ante las cargas a las que será sometida durante su
vida útil como explanada del tipo E2 según la ROM 4.1-94, es decir E2 debe ser como
mínimo 35 MPa y E2/E1 como máximo 2. Según la instrucción de carreteras, 6.1-I.C.
"Secciones y firmes", la sección más parecida, correspondería a 80 cm de suelo
tolerable y 40 de seleccionado, y el módulo Ev2 debería ser superior a 120 MN/m2.
Como se observa en la Figura 3-47, la sección transversal adoptada, es de 50 cm
árido reciclado en la base y 25 cm de zahorra artificial en la parte superior.
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Invertimos en su futuro
+ 3,00
+4,10
+3,00
Figura 3-47: Sección transversal de la explanada (Hortigüela, 2009).
Como objetivo secundario, la explanada tiene que garantizar el correcto drenaje tanto
superficial como vertical de las aguas de lluvia, por lo que se tenían que utilizar
materiales de alta permeabilidad y dotar a la explanada de las pendientes necesarias
para asegurar un buen funcionamiento hidráulico a lo largo de su vida útil.

Normativa utilizada.
* Recomendaciones para el proyecto y construcción de pavimentos portuarios
ROM 4.1. 1994.
* Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes
“PG-3”
* Norma 6.1-I.C. "Secciones y firmes", 2003.

Caracterización de los materiales
La normativa portuaria en lo que se refiere al proyecto de explanadas sobre rellenos
hidráulicos no prescribe materiales ni establece secciones tipo, a pesar de dar
información basada en la experiencia que se puede utilizar de forma orientativa. La
normativa obliga únicamente a que se cumplan los requisitos finales de capacidad
portante y minimización de asentamientos Estos dos aspectos dejan claro que la
norma deja libertad al proyectista para usar los materiales que quiera siempre que el
resultado final sea satisfactorio, lo que representa a priori una puerta abierta a nuevos
materiales como los áridos reciclados.
El material utilizado fue suministrado por la empresa Gestora de Runas de la
construcción, ubicada en el puerto de Barcelona, a 100 m de la obra. El árido reciclado
escogido, fue el de mayor producción en la planta, que corresponde a RCD mixto.
Sobre la composición del material se estableció que el contenido de material cerámico
no debía superar el 40%. La fracción que se empleó fue todo–uno, con granulometría
20/70 mm. Se realizaron todos los ensayos de caracterización del material para dicho
empleo, los resultado que se obtuvieron fueron satisfactorios.
La elección de este material tuvo una contrapartida, que fue el compromiso de realizar,
a modo de margen de seguridad, la regularización del terreno bajo la explanada con el
mismo material reciclado. Esto se derivó en una mejora del las capacidades existentes
a la vez que suponía una mejora en el drenaje de la explanada.

Trabajos realizados
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
La ampliación de la zona terrestre portuaria se logra con terrenos ganados al mar. Con
el objetivo de formar recintos cerrados que confinen los materiales vertidos se
construyen diques. A continuación se rellenan los recintos mediante vertido directo
desde dragas de succión con materiales procedentes de la dársena Prat. Tras el
relleno hidráulico se extiende una capa de 1 m de tierras sobre la que se ejecuta la
capa drenante. En esta capa, a pesar de estar formada mayoritariamente por grava de
cantera, se testearon zonas con material reciclado con resultados satisfactorios.
Una vez regularizado el terreno sobre el que apoya la explanada, se comenzó su
ejecución. El material se transporta de la planta de tratamiento, ubicada a 100 m de la
obra, en camiones volquete que vierten los áridos directamente sobre la explanada.
Luego, con motoniveladora, se extendió el material en dos tongadas de 30 cm. A
medida que se iba extendiendo el material se compactaba mediante 6 pasadas de
rodillo vibratorio liso, tal y como se observa en la Figura 3-48.
Figura 3-48: Extendido de base de explanada mediante motoniveladora y compactación
(Hortigüela, 2009).
Una vez extendida y compactada la segunda capa de 30 cm, se realizaron los ensayos
necesarios para verificar que la explanada cumplía con todas las especificaciones
técnicas. Luego de ser aprobada la capa de material reciclado se iniciaron los trabajos
de extendido de la capa superior de zahorra.

Comportamiento geotécnico durante y después de la construcción.
Se realizaron ensayos de placa de carga para corroborar que la explanada cumple con
las exigencias de capacidad portante. Los resultados que se obtuvieron del ensayo de
placa de carga, en distintos puntos de la explanada, se recogen en la Tabla 3-20.
Puntos
Ev1 (MPa) Ev2 (MPa) Ev2/ Ev1
1
87,1
158,8
1,82
2
84,9
155,2
1,83
3
99,3
166,7
1,68
4
93,8
168,8
1,8
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
Tabla 3-20. Resultados del ensayo de placa de carga (Hortigüela, 2009).
Como se observa en la tabla, el valor mínimo del módulo de deformaciones
correspondiente al segundo ciclo de carga (Ev2) se corresponde con el ensayo
realizado en el punto 2, con un valor de 155,17 MN/m2. El valor mínimo para cumplir
con las especificaciones de explanada tipo E2 de la ROM es de 35 MPa y recomienda
80 MPa, por lo tanto, se cumple con lo especificado. El valor máximo de relación entre
los módulo de deformaciones correspondiente al segundo ciclo y primer ciclos de
carga (Ev2/Ev1) que se obtuvo fue 1,83, es menor que 2,00, valor especificado por la
ROM.

Resumen y conclusiones
Esta experiencia fue realizada en el año 2009, en la comunidad autónoma de
Cataluña. Se emplearon RCD mixtos para la construcción de una explanada en el
Muelle de Prat, ubicado en el puerto de Barcelona.
Los resultados han sido satisfactorios y se han cumplido tanto los criterios de
resistencia como los criterios de drenaje. Pese a ello, no se puede afirmar que se
pueda diseñar con garantías una explanada tipo E2 formada por una base de 50 cm
de áridos reciclados procedentes de RCD mixtos y 25 cm de zahorra artificial. Esto se
debe a que el espesor de la capa de este material no ha sido en realidad de 50 cm,
debido a que se ha regularizado el terreno con el mismo material reciclado siendo el
espesor total de la capa entre 70 y 90 cm.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Invertimos en su futuro
Nombre de carretera: Puerto de Barcelona
Tramo:
Provincia: Barcelona
Año: 2009
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: NFU
Características más relevantes:
Granulometría de todo-uno con fracción 20/70 mm
Zona de colocación:
Disposición empleada:
Tongadas:
1. Tongadas de 30 cm
Forma de compactación:
Compactación con rodillo liso vibratorio, en 6 pasadas.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Ev2>155,17 MN/m2
Ev2/Ev1= 1,83
Buen comportamiento posterior
128
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Invertimos en su futuro
3.5.- EXPERIENCIAS DE UTILIZACIÓN DE MATERIALES LIGEROS
3.5.1.- Urbanización de la G-44/2 del P.G.O.U. de Zaragoza, Urbanización de la
plaza de la estación

Contexto general
A finales de 2005 se adjudicó el contrato para la redacción del proyecto de
urbanización del entorno de la estación de Delicias, área G-44/2 del P.G.O.U a la
U.T.E formada por Intecsa, Inarsa, Ineco e i3. La Plaza Sur de la Estación de Delicias
se desarrolla longitudinalmente a la fachada Sur de la misma a un nivel inferior al del
entorno circundante. Su función principal es construir uno de los espacios libres de uso
público más emblemáticos de la ciudad.

Problemática
El mayor problema era la existencia del antiguo parking de la propia estación. Para
llevar a cabo toda esta urbanización que permitiera la construcción de futuros viales
para la zona de llegadas de la estación había que realizar dos operaciones:
- Demoler la estructura antigua hasta el muro oeste y reconstruirla de manera
adecuada a las nuevas cargas permanentes y sobre cargas.
- Adoptar rellenos ligeros de arlita.

Solución adoptada
En primer lugar se procedió a la demolición de la antigua estructura sobre la que se
ejecutaría la futura obra. La demolición se realizó por medios tradicionales teniendo
especial cuidado en la zona de galerías. Una vez ejecutada esta operación fue
necesario la construcción de un zuncho perimetral como refuerzo.
La nueva estructura debía soportar un relleno que no le transmitiera demasiada carga
pese a haber sido reforzado. Por esa razón se planteó usar arlita. De esta manera se
consiguió reducir la carga en un 75%.

Caracterización del material
Las características del material empleado se muestran a continuación en la Tabla
3-21:
Granulometría
8-16 mm
Densidad seca
325±50 kg/m3
Densidad in situ
500±50 kg/m3
Densidad saturada 650±50 kg/m3
CBR
11
Ángulo
rozamiento
35°
Cohesión
0
129
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Invertimos en su futuro
Tabla 3-21. Características de los materiales (Weber, 2006).

Trabajos realizados
Para la puesta en obra del material descrito lo primero que se hizo fue impermeabilizar
de forma adecuada la base del relleno el cual estaba formado por la propia estructura.
Para ello se empleó un geotextil. Para el extendido del material se empleó un
bulldózer. Para la compactación se utilizó la misma máquina. Las tongadas ejecutadas
tenían un espesor de unos 60 cm y se compactaron con 4-5 pasadas del bulldózer, el
cual transmitía una presión de compactación de 4 t/m2. Posteriormente se cubrió el
relleno con un geotextil y se ejecutó la capa de coronación el cual debía tener un
espesor mínimo de 60 cm incluyendo el paquete de firmes. El volumen total de
material empleado fue de 4300 m3.

Conclusión
Gracias a la solución empleada se consiguió reducir la carga en un 75% lo cual
posibilitó no tener que demoler toda la estructura. Debido a su facilidad de puesta en
obra se consiguen rendimientos muy altos.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
Nombre de carretera: Urbanización de la G-44/2 del PGOU de Zaragoza,
Urbanización de la plaza de la estación.
Tramo:
Provincia: Zaragoza
Año: 2005 (Adjudicación de la obra)
Características geométricas del terraplén:
Altura máxima:
Taludes:
Anchura de coronación=
Materiales marginales utilizados: Arcilla expandida (arlita)
Características más relevantes:
Granulometría= 8-16 mm
Densidad seca= 325 kg/m3; Densidad in situ= 500 kg/m3; Densidad saturada= 650
kg/m3
CBR= 11
Ángulo rozamiento= 35º; Cohesión nula
Zona de colocación: Núcleo
Disposición empleada:
Material envuelto por geotextil
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Tongadas:

Tongadas de 60 cm
Forma de compactación:
Compactación con bulldózer, en 4-5 pasadas, transmitiendo una presión de 4 t/m2.
Comportamiento posterior:
Buen comportamiento posterior
Observaciones:
Se redujo la carga transmitida en un 75%.
3.5.2.- Reparación de asientos diferidos en trasdós de estribo de viaducto del
cierre norte de Barakaldo

Contexto general
En 1999 se proyectó la construcción de un nuevo puente que conectaría los barrios de
Bagatza con la denominada Urbanización Básica de Cierre Norte en la localidad
Vizcaína de Barakaldo. Esta estructura estaba formada por un viaducto en curva de
dos carriles por sentido y 295 metros de longitud.

Problemática
El viaducto discurre por una zona de geotecnia desfavorable debido a la cercanía de la
ría. Se trata de una zona formada por limos mal consolidados que obligan a utilizar
cimentación profunda para la cimentación del puente. Para la construcción del
terraplén de acceso al estribo norte del viaducto se planteó construir columnas de
grava con el fin de disminuir los asientos. Pero debido a la existencia de unas
cimentaciones antiguas, no se podían ejecutar parte de dichas columnas
disminuyendo así su eficacia.

Solución adoptada
Como solución se planteó la ejecución del núcleo del terraplén mediante arlita, con lo
que se conseguiría una reducción del peso del 70% sobre el terreno original y por
tanto una disminución de los asientos. De esta forma no sería necesaria la ejecución
de ninguna medida de mejora del terreno.

Caracterización del material
Las características principales del material empleado se muestran en la Tabla 3-22:
Granulometría
8-16 mm
Densidad seca
325±50 kg/m3
Densidad in situ
500±50 kg/m3
Densidad saturada
650±50 kg/m3
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
CBR
11
Ángulo rozamiento
35°
Cohesión
0
Tabla 3-22. Características de los materiales (Weber, 2006).

Trabajos realizados
En primer lugar se procedió a la eliminación del material antiguo sobre el que se iba a
ejecutar el relleno. Posteriormente se colocó un geotextil de 200 g/m2 que envolvería el
relleno de arlita y evitaría su contaminación con los finos de otros materiales. Una vez
hecho esto se procedió al relleno. El relleno era una cuña que iba de 0 a 4,8 metros
con una anchura de 16 metros dando lugar a un volumen de relleno de 2100 m3.
Tanto la extensión como la compactación del material se realizaron con una pala de
orugas que ejercía una presión aproximada de 4 t/m2. Las tongadas tenían un espesor
de 50 cm y se compactaron con 4-5 pasadas de la máquina. Una vez terminado el
núcleo se envolvió el material con el geotextil. El núcleo debía quedar bajo una capa
de coronación de al menos 60 cm incluyendo las capas de rodadura.
La sección transversal del relleno se recoge en la Figura 3-49:
Figura 3-49: Sección transversal del relleno del viaducto de Barakaldo (Weber, 2006)

Conclusión
Gracias al relleno de arlita se consiguió reducir el peso del terraplén en un 70% y se
evitaron los problemas de asientos diferidos en tan solo 4 días. Aparte de este aspecto
se consigue una elevada capacidad portante.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Nombre de carretera: Reparación de asientos diferidos en trasdós de estribo de viaducto del cierre
norte de Barakaldo.
Problema: Zona de suelos blandos. Debido a imposibilidad de ejecución de cimentación profunda,
necesidad de reducir cargas transmitidas.
Tramo:
Provincia: Vizcaya.
Año: 1999 (Proyecto)
Características geométricas del terraplén:
Cuña de 0 a 4,8 m con 16 m de anchura
Materiales marginales utilizados: Arcilla expandida (arlita)
Características más relevantes:
Granulometría= 8-16 mm
Densidad seca= 325 kg/m3; Densidad in situ= 500 kg/m3; Densidad saturada= 650 kg/m3
CBR= 11
Ángulo rozamiento= 35º; Cohesión nula
Zona de colocación: Núcleo
Disposición empleada:
Núcleo de arlita envuelto por geotextil de 200 g/m2, a 60 cm por debajo de la coronación.
Tongadas:
1. Tongadas de 50 cm
Forma de compactación:
Compactación con pala de orugas, en 4-5 pasadas, transmitiendo una presión de 4 t/m2.
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Elevada capacidad portante.
Se redujo la carga transmitida en un 70%.
Buen comportamiento posterior.
133
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
3.5.3.- Variantes del puerto de Santa María y Puerto Real

Contexto general
El trazado del conjunto global de las variantes del Puerto de Santa María y Puerto
Real, tiene una longitud total de 14,7 km, de los cuales aproximadamente 9 discurren
sobre un área de marismas auspiciada en especial por los ríos Guadalete y San
Pedro, y que comprende depósitos cuaternarios de carácter fluvial (Figura 3-50). El
proyecto base se realizó en el año 1989 y el proyecto de licitación fue de 1993
(Delgado, 1995). Este es el plano de situación de la zona de trabajo:
Figura 3-50: Planta de situación (Delgado, 1995).

Caracterización de los materiales
Para determinar las propiedades de los materiales de la marisma y conocer se
comportamiento se llevaron a cabo una serie de ensayos. En la Figura 3-51 se
muestran los resultados de los piezoconos realizados.
134
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
Figura 3-51: Resultados piezoconos (Delgado, 1995).
Aparte de esto se realizaron 3 terraplenes experimentales para conocer el
comportamiento bajo carga. En la Figura 3-52 se muestran los resultados de uno de
ellos:
Figura 3-52: Resultados terraplenes experimentales (Delgado, 1995).
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
A partir de la campaña de reconocimiento se han distinguido dos grupos de materiales,
depósitos de marisma pertenecientes al cuaternario y el sustrato más reciente que
pertenece al terciario. En la Tabla 3-23 se muestran los valores promedio de algunas
propiedades y los espesores en los que aparecen los materiales:
Tabla 3-23. Valores medio de los parámetros geotécnicos (Delgado, 1995).

Trabajos realizados
En el proyecto estaba contemplada la construcción de una serie de estructuras. Los
suelos blandos presentaban una serie de problemas para los terraplenes de los
estribos de dichas estructuras, como por ejemplo un prolongado tiempo de
consolidación y un escaso coeficiente de seguridad durante la construcción. Debido a
esto era necesario realizar un tratamiento del terreno como la colocación de drenes
verticales o la ejecución d columnas de grava. El caso que se estudia en este apartado
es el correspondiente a la ejecución del terraplén de la estructura E-6, el cual se
ejecutó con EPS.
En lugar de las tierras se empleó el poliestireno expandido, EPS, muy ligero como
material de relleno para la construcción del terraplén de acceso a estribos. En esencia
ello disminuía drásticamente las cargas a soportar por el suelo blando y, en
consecuencia la ventaja que deriva de que ya no resulta necesario el tratamiento de
mejora del terreno, salvo en zonas muy concretas. En la Figura 3-53 se muestra la
sección longitudinal de la zona de colocación de EPS.
Figura 3-53: Sección longitudinal zona de EPS (Delgado, 1995).
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
En las siguientes figuras (Figura 3-54 y Figura 3-55)se muestra la colocación de los
bloques de EPS en el terraplén.
Figura 3-54: Colocación de los bloques de EPS (Estaire).
Figura 3-55: Bloques de EPS (Estaire).
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro

Conclusiones
La conclusión más relevante que se puede sacar de este caso práctico es que el uso
de EPS como núcleo en terraplenes es una buena alternativa en los casos en los que
exista una baja capacidad portante del terreno sobre el que se apoya el terraplén. El
objetivo prioritario el empleo del EPS es el de reducir las cargas transmitidas al terreno
gracias a su gran ligereza.
A continuación se adjunta una ficha resumen de los principales datos de esta obra.
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Invertimos en su futuro
Nombre de carretera: Variantes del Puerto de Santa María y Puerto Real
Problema: Atravesar zona de marisma. Necesidad de tratamientos especiales o
reducción de la carga transmitida.
Tramo:
Provincia: Cádiz.
Año: 1999 (Licitación del proyecto)
Características geométricas del terraplén:
Cuña de 0 a 4,8 m con 16 m de anchura
Materiales marginales utilizados: Arcilla expandida (arlita)
Características más relevantes:
Zona de colocación: Núcleo
Disposición empleada:
Cuña formada por bloques de EPS colocados sobre capa de suelo seleccionado de 1 m de
espesor.
Sobre la cuña de EPS 1,5 m de espesor de suelo seleccionado.
Tongadas:
Forma de compactación:
Comportamiento posterior:
Observaciones:
Sin datos
Gran reducción de las cargas transmitidas.
139
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
3.6.- CASOS ADICIONALES EN LOS QUE HA SIDO NECESARIA LA REALIZACIÓN
DE UN ESTUDIO ESPECIAL
3.6.1.- Autovía A- a su paso por Padornelo

Contexto general
En el siguiente caso práctico, el laboratorio del CEDEX quiso analizar el
comportamiento de un relleno llevado a cabo con materiales marginales en la autovía
A-6 (puesta en funcionamiento en 2002) a su paso por Padornelo (Zamora),
concretamente centrándose en su comportamiento deformacional (García de la Oliva y
Valerio Conde, 2007).

Caracterización de los materiales
El relleno fue ejecutado con esquistos y pizarras precámbricas y ordovícicas.
Asimismo estaba compuesto con abundantes partículas lajosas con forma inadecuada.
El tamaño máximo de partícula que se consideró fue de 600 mm con la siguiente curva
granulométrica (Figura 3-56):
% que pasa
Curva granulométrica
Tamaño de partícula mm
Figura 3-56: Granulometría (García de la Oliva y Valerio Conde, 2007).
Esta curva granulométrica corresponde a un material tipo todo uno en el límite de los
valores correspondientes a un pedraplén (cernido por el tamiz 20 UNE algo superior al
30%), pero requiere de un estudio especial debido a tener un tamaño máximo de
partícula superior a 300 mm.

Trabajos realizados
140
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
En el emplazamiento donde se construyó el relleno aparecen esquistos ordovícicos
moderada a ligeramente alterados cubiertos por aproximadamente 1,5m de materiales
cuaternarios. Por lo tanto en primer lugar se procedió a la excavación de dichos
materiales junto con la parte superior de roca más alterada.
Para la ejecución del relleno se dispusieron tongadas de unos 80 cm de espesor (valor
máximo) y fueron compactados mediante 5 pasadas dobles de compactadores
vibratorios de 18 toneladas, trabajando con una velocidad máxima de 3 km/h.

Resultados obtenidos
Los ensayos de densidad "in situ" efectuados sobre el material compactado
presentaron densidades secas de 21,4 kN/m3 y contenidos de agua de
aproximadamente el 8 %.
Los métodos empleados para medir la deformabilidad fueron el método AEOS y el
micrómetro. Se obtuvo un asiento máximo de 158 cm en la zona donde se dispuso el
relleno, a partir de lo cual se dedujo un módulo de deformación global de 40 MPa, el
cual se considera admisible. Cabe destacar que en este ámbito se analizó la relación
entre los módulos estáticos y dinámicos y se obtuvo la siguiente información:
-En la zona superior del relleno se obtuvo una relación entre ED/ES=7. Tanto los
ensayos estáticos como los dinámicos presentan curvas suaves, lo cual da a entender
que se trata de una zona homogénea.
-Bajo esa zona, las deformaciones estáticas se incrementan en un orden de magnitud
y la relación ED/ES varía entre 20 y 65. Estos valores parecen excesivamente elevados
a pesar de que el relleno está constituido por materiales con forma sensiblemente
laminar para los que sería previsible obtener cocientes ED/ES algo superiores a los
correspondientes a materiales con partículas redondeadas. En estas zonas, tanto el
ensayo estático como el dinámico presentan resultados con frecuentes picos. Es
posible que en las zonas en las que se han obtenido resultados con fuerte dispersión,
la deformación del relleno no sea uniforme, dado tanto al espesor de las tongadas (0,8
m) como al efecto rigidizador que puede haber provocado el proceso de instalación del
micrómetro en su entorno (debido a las fugas de lechada). Asimismo, estos hechos
podrían justificarse considerando el comportamiento no lineal del material. Finalmente,
podría resaltarse que la variación de ED con la profundidad, obtenida mediante el uso
del método AEOS, es debida básicamente a la variación de la presión de
confinamiento mientras que ES no depende únicamente de la presión de confinamiento
sino que asimismo se ve muy influida por las deformaciones tangenciales provocadas
por la sobrecarga, que se incrementan con la profundidad hasta aproximadamente la
mitad de la extensión horizontal de la sobrecarga. Esto podría explicar el incremento
de ED con la profundidad y el correspondiente decremento de ES que se obtuvieron
con el empleo de estas técnicas.
3.6.2.- N-630 Guijuelo-Béjar

Contexto general
En las obras del tramo Guijuelo-Béjar (Salamanca), de la carretera N-630, aparecía un
material denominado de “transición” en los desmontes de la traza formado por una
mezcla de bolos de granito, granito alterado y jabre, que por sus características
geométricas no era encuadrable ni en lo que el PG-3 (1975) de Carreteras exigía a los
materiales para pedraplenes, por exceder del 30% el contenido en peso de partículas
Unión Europea
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Invertimos en su futuro
que pasan por el cedazo 25 UNE, ni en lo que se exigía para terraplenes pues el
porcentaje de piedras cuyo tamaño excede de 15 cm supera el 25%. Debido a este
aspecto se llevó a cabo un estudio especial y una serie de ensayos para poder
emplearlos en los rellenos de la carretera (Burbano Juana).

Caracterización del material
El material procedente de los desmontes presentaba la siguiente granulometría (Figura
3-57):
Curvas granulométricas del material en distintos P.K.
% que pasa
P.K. 11+020
P.K. 11+250
P.K. 12+260
mm
Figura 3-57: Granulometría del material en distintos P.K. (Burbano Juana).
Se observa en ellas una distribución discontinua con escasez de granos entre 1 y 6
centímetros, con un porcentaje de partículas mayores de 7 cm del orden del 60% y
con un rango entre el 25 y el 40% de tamaños inferiores a 1 cm. Este es el aspecto del
citado material (Figura 3-58):
Figura 3-58: Aspecto del material de transición (Burbano Juana).
Tras la realización de ensayos en laboratorio, se determinó que estos materiales
carecían de plasticidad y que sus contenidos de sulfatos, carbonatos y materia
orgánica eran prácticamente nulos. La humedad óptima P.M. de la porción inferior a 20
mm era aproximadamente del 12 % y la densidad máxima de 20 kN/m 3. Por este
motivo fue necesaria la realización de un estudio especial por parte del CEDEX para
analizar la posibilidad de utilización del mencionado material en el núcleo de los
rellenos de dicha obra.
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Invertimos en su futuro

Ensayos realizados
Para determinar las condiciones óptimas de puesta en obra se llevaron a cabo dos
terraplenes de ensayo.
-Terraplén nº 1
En este terraplén se llevaron a cabo dos tongadas, una de 60 cm y la otra de 80 cm.
En cada una de ellas se ejecutaron dos bandas con distintas humedades que
asimismo se compactaron con 4, 6 y 8 pasadas de compactador de rodillo vibratorio
de 15 toneladas de peso estático (tambor de 10,4 t de peso modelo CA511D de la
casa DYNAPAC. La Figura 3-59 muestra el esquema de la zona de ensayo:
Figura 3-59: Zona de ensayo (Burbano Juana).
Humedad A: es la correspondiente a proporcionar la óptima Próctor Modificado al
material que pasa por el tamiz 3/4" (20 UNE) extrapolada al total del peso seco. En el
caso de la tongada de 60 cm fue del 7,7% y para la de 80 cm de espesor fue del 6,8%.
Humedad B: la humedad A más dos puntos. En el caso de la tongada de 60 cm fue del
9,9% y para la de 80 cm de espesor fue del 8,8%.
Estas son las conclusiones obtenidas de los ensayos realizados:
- Con ambos espesores, los resultados de los ensayos de la huella fueron claramente
mejores en las zonas con la humedad A (de media 7,2%), que en las de humedad B
(de media 9,3%), zonas en las que se le añadió agua mediante regado.
- Los ensayos de la huella en las bandas en que se dieron 6 pasadas mostraron un
descenso medio inferior a 5 mm en todos los casos, siendo los resultados mejores en
la tongada de 60 cm y humedad A. Con 8 pasadas los mejores resultados se dieron en
la zona con humedad A.
- Los resultados de los ensayos de la placa de carga manifestaron un buen
comportamiento del material en general, siendo el peor resultado para la zona de
humedad B de la tongada de 80 cm. El módulo EV2 osciló entre 49,0 y 64,9 MPa.
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Invertimos en su futuro
- Se observó una notable diferencia de densidades entre las dos muestras, siendo el
valor más alto el correspondiente a la humedad A 26kN/m3.
-Terraplén nº 2
En el segundo terraplén se compactaron dos tongadas, una de 60 cm con 6 pasadas y
una de 80 con 8 pasadas, ambas con la humedad A (la natural del terreno) mediante
el rodillo vibratorio. Este es el esquema de trabajo (Figura 3-60):
Figura 3-60: Esquema de trabajo (Burbano Juana).

Conclusiones
- La humedad de compactación que dio unos resultados satisfactorios se encuentra
entre el 6-8%, que corresponde a la humedad natural del terreno.
- Aún cuando con un espesor de tongada de 60 cm y una energía de compactación de
6 pasadas de rodillo vibratorio se obtuvieron unos resultados en general adecuados,
se vio que en algunos puntos no fue suficiente por lo que se debieron utilizar
sistemáticamente ocho pasadas del compactador tanto en las tongadas de 80 cm
como en las de 60 cm. El tamaño máximo de los bolos se limitó a 40 cm.
- Se debía llevar el oportuno control de calidad de materiales y de ejecución de estos
rellenos de terraplén compactado, comprobándose tanto la idoneidad del material
utilizado, como la ejecución y la calidad del producto final de acuerdo con el
correspondiente plan de control, lo que permitía verificar las condiciones a las que se
han hecho referencia.
- Se consideró muy conveniente aplicar la técnica del ensayo de la huella para el
control de la calidad de la tongada compactada, por ser un sistema rápido y fácil de
ejecutar y debido a las peculiaridades del material empleado. Dicho ensayo se realizó,
según la norma suiza SNV 670.365, con una frecuencia de 500 m2, considerándose
deficientemente compactadas las tongadas que dieran un asiento medio superior a 5
mm.
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3.6.3.- Variante de la M-301 a su paso por Perales del Rio

Contexto general
El proyecto en cuestión consiste en la ejecución de la Variante de la M-301 a su paso
por Perales del Río, en Getafe (puesta en servicio en 2007) promovida por la Dirección
General de Carreteras de la Comunidad Autónoma de Madrid cuyas obras están
siendo ejecutadas por CORSAN-CORVIAM (GRUPO ISOLUX CORSAN) (Castellanos
Bautista, J.M. et al., 2007).
El problema geotécnico a tratar es el correspondiente a cruzar un vertedero
incontrolado de inertes (vertedero de San Martín de Valdeiglesias) situado entre la M45 y el trazado actual de la M-301, estando limitado al sur por el arroyo de la Abulera.
Este relleno es atravesado por el nuevo trazado entre los P.K. 1+300 y 1+800 y cuenta
con una potencia estimada de 15 m.

Problema geotécnico
El vertedero está formado por una mezcla de materiales de construcción, hierros y
plásticos envueltos en una matriz areno arcillosa. A pesar de su antigüedad (la
datación por fotografía aérea determina que ya existían vertidos en la zona antes de
1.972) el grado de consolidación es bastante bajo lo que puede hacer temer por la
existencia de asientos a largo plazo importantes. Asimismo, la presencia no
cuantificada de materiales metálicos, maderas, etc, puede ser causa de asientos
incontrolados a largo plazo. Es por estos motivos que en el Proyecto Constructivo se
decide como mejor opción la completa retirada del vertedero y sustitución por material
de préstamo. Como esta solución tenía como consecuencia enviar una gran cantidad
de material a vertedero se optó por la búsqueda de una solución alternativa que
pasase por el aprovechamiento de los materiales de desecho mediante un tratamiento
específico.

Caracterización de los materiales
En base a la campaña de ensayos realizada se ha llegado a la siguiente columna
estratigráfica en la zona de vertedero (Figura 3-61):
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Invertimos en su futuro
0 a 12 m Rellenos
antrópicos (Qant)
12 a 16 m Depósitos de
terraza (Qt)
>16 m Arcillas negras
con yesos (Mly)
Figura 3-61: Columna estratigráfica deducida de la campaña de ensayos
a) Rellenos antrópicos
Debido a la antigüedad de los rellenos, su origen resulta muy heterogéneo por lo que
se han podido diferenciar diversos niveles entre ellos. En general todos ellos
presentan una matriz arenosa o arcillosa y pueden distinguirse en función del
porcentaje de cascotes reconocidos en las prospecciones efectuadas. La clasificación
realizada ha sido la siguiente:
- QANT1: Rellenos antrópicos con matriz arenosa y con porcentaje de cascotes y restos
de obra comprendido entre el 40 y el 60%.
- QANT2: Rellenos antrópicos con matriz arenosa y con porcentaje de cascotes y restos
de obra comprendido entre el 10 y el 40%.
- QANT3: Rellenos antrópicos con matriz arenosa y con porcentaje de cascotes y restos
de obra del 20% aproximadamente
En la Figura 3-62 se incluyen los husos granulométricos obtenidos para todas las
muestras obtenidas.
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Invertimos en su futuro
Figura 3-62: Husos granulométricos de los rellenos antrópicos (Castellanos Bautista, J.M. et al.,
2007).
En la Tabla 3-24 se incluyen las características generales de los rellenos
diferenciados:
QANT1
QANT2
# 200
93
85-100
# 100
60-78
55-90
80
#2
20,16-45,6
abr-83
80
# 0,08
8,28-16,2
17-36,6
66-70,48
LL
30,4-38,6
23,2-55,2
32,6-35,7
IP
13,3-20
10,3-35,4
16,7-21,5
MO (%)
0,114-0,93
NC-0,545
0
SO3 (%)
1,97-3,10
0,077-2,49
0,0016-0,218
Yeso (%)
4,25-6,6
0,165-5,35
0,033-0,46
SS (%)
1,52-1,66
0,39-2,58
0,467
γmax (g/cm3)
1,56
1,67-1,85
-
Wopt (%)
19,65
13,36-20,24
-
% que pasa
Próctor
Modificado
QANT3
Tabla 3-24. Intervalos de variación de la caracterización geotécnica de los rellenos diferenciados
(Castellanos Bautista, J.M. et al., 2007).
Como puede comprobarse, las características de estos rellenos los hacen asimilables
a un suelo tolerable-adecuado, siempre que se realice la limpieza de cascotes y otros
elementos gruesos. En la Figura 3-63 se observa el material extraído de una cata.
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Invertimos en su futuro
Figura 3-63: Vista de una cata donde el material es predominantemente arenoso con menor
presencia cascotes grandes (Castellanos Bautista, J.M. et al., 2007).
b) Depósitos de terraza (Qt)
Aparecen asociadas a la antigua red fluvial (hoy cubierta por el vertedero). Se trata de
arenas limosas bien graduadas y de baja o nula plasticidad.
c) Arcillas negras con yesos (Tly)
Bajo la unidad anterior aparecen unas arcillas de tonos negros – azulados, con
presencia esporádica de yesos.
En general se trata de un estrato de consistencia dura a muy dura con valores de N SPT
comprendidos entre 30 y rechazo, si bien en el contacto con los yesos pueden
encontrarse algo reblandecidas.
Las propiedades medias de estos materiales se incluyen en la Tabla 3-25:
% que pasa por tamiz 0,08 UNE
40,1-87,3
Límite líquido
16,6-78,3
Índice de plasticidad
2,7-79,4
Tabla 3-25. Características generales de las arcillas negras con yesos (Castellanos Bautista, J.M.
et al., 2007).
En lo que se refiere a componentes secundarios:
• Contenido de sulfatos SO3-2: 0,019-21,13%
• Contenido en materia orgánica: 0,11-1,1%
Los valores de CBR obtenidos para estos materiales oscilan entre 1,74 y 11,3.

Trabajos realizados
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Invertimos en su futuro
En primer lugar se procedió al desmonte en todo el trazado afectado por el vertedero.
De esta forma, el cimiento de los rellenos estaría formado por los limos y arcillas
arenosas que aparecen inmediatamente por debajo del vertedero y que tienen
capacidad portante suficiente como terreno de cimentación. En la Figura 3-64 se
adjunta la sección tipo planteada:
Figura 3-64: Sección transversal (Castellanos Bautista, J.M. et al., 2007).
-
En el caso de que el espesor de vertidos bajo el cimiento fuese muy importante se
procedió a la compactación dinámica de la base de la excavación antes de
recolocar el material de relleno. De esta forma se garantiza que bajo el cimiento
del terraplén no habrá rellenos antrópicos sin compactar.
Para determinar los parámetros del proceso de compactación dinámica se realizaron
unos tramos de prueba. Los condicionantes de estas pruebas fueron los siguientes:
- Maza de 15 t: Se trata de una maza cuadrada con esquinas achatadas de 2,5 m de
lado teórico, cuya huella puede asimilarse a un círculo de igual diámetro.
- Compactación en dos fases según una malla cuadrada con golpeos en los vértices y
centro en la primera fase y centros de los lados en la segunda. La energía aplicada en
la segunda fase deberá ser del orden del 60 al 80% de la primera fase para evitar
romper los bulbos de compactación de la primera fase.
De los tramos de prueba se definió una malla de 6x6 m. La superficie finalmente
tratada fue de 10.000 m2.
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Invertimos en su futuro
Para la preparación de los materiales de vertedero de puesta en obra se retiraron
aquellos elementos gruesos con un diámetro equivalente superior a los 2/3 del
espesor de la tongada (20 cm).
Los ensayos Próctor realizados han dado las siguientes condiciones de puesta en obra
de los materiales procedentes de vertedero (Tabla 3-26):
γmax
Próctor
(g/cm3)
Modificado
Wopt (%)
Valor
mínimo
Valor
máximo
Valor
medio
1,56
1,85
1,76
11,61
20,24
15,38
Tabla 3-26. Resultados del ensayo Próctor para la puesta en obra de los materiales de vertedero
(Castellanos Bautista, J.M. et al., 2007).
La sección final que se pretendía obtener tenía la siguiente secuencia:
-Cimiento de material de préstamo.
-Cuerpo de terraplén constituido por una estructura tipo sándwich con tres tongadas de
30 cm de material procedente del vertedero alternando con 2 tongadas de 30 cm de
espesor de material de préstamo.
-Coronación con material de préstamo.
A los suelos procedentes de préstamo se les ha exigido la condición de ser tolerables
o adecuados con un CBR>5.
La colocación del material de vertedero se hizo de siguiente manera:
- Extendido del material si compactar con bulldózer, en tongadas de 35 cm.
- Eliminación a los derrames laterales de elementos mayores de 20 cm, junto con otros
elementos extraños (maderas, hierros y plásticos).
- 1 ó 2 pasadas de cuba dependiendo de la humedad inicial.
- 1 pasada de rodillo vibrante.
- Medida de densidad.
- 5 pasadas de rodillo con carga estática igual o mayor que 20 t.
- Comprobación de densidades y espesores.

Conclusiones
- Los materiales procedentes del Vertedero de Inertes de San Martín de la Vega tienen
unas características adecuadas para su reaprovechamiento en obras de tierra, con un
tratamiento previo de retirada de gruesos, en secciones tipo sándwich.
- La presencia de cascotes y restos de demolición no orgánicos de pequeño tamaño
envueltos en el cuerpo areno arcilloso del terraplén no ha presentado mayor problema
en cuanto a sus características resistentes y deformacionales.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
- El vertedero de inertes estudiado presenta unas buenas características para su
tratamiento por medio de compactación dinámica, obteniéndose unos resultados
idóneos en cuanto a densidad y grado de compactación finales que evitan la ejecución
de otros tratamientos o retiradas de volúmenes importantes de material.
3.7.- RESUMEN DE LOS CASOS ESTUDIADOS
A continuación se muestra una tabla resumen de todos los casos que se han
analizado resaltando los aspectos más importantes de cada uno de ellos. Cabe
destacar que en varios de los casos considerados ha sido difícil conseguir información
sobre cada uno de los aspectos analizados.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
A-23. Villanueva de
Gállego-Zuera
(Zaragoza).
Puesta en servicio
en 1998.
Problemática
Materiales
yesíferos en
trazado con alto
contenido en
sulfatos y baja
densidad.
Tensiones
admisibles 1-4
kg/cm2.
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Hmax= 14 m.
Taludes 3/2.
Espaldones 2,5 m
espesor.
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
Sulfatos > 20%.
Yesos blancos Tensiones
y grises
admisibles: 2-4
kp/cm2.
Limos
yesíferos de
fondo de valle
Sulfatos > 20%.
Tensiones
admisibles: 1-1,5
kp/cm2.
de
Núcleo
Disposición realizada
> 1m bajo coronación.
> 30cm sobre terr. Natural.
Geomembrana impermeable
bajo coronación.
Tongadas de 25 cm (tamaño
máx. material=2/3).
Compactación con pata de
cabra.
Cimiento
Resultados/Comportamiento
posterior
Observaciones
Sin datos
Imprescindible que el
agua no penetre en el
núcleo.
Sin datos
Necesario
recompactación de
los limos de fondo de
valle
Tramo 1:
Tratamiento con
1%cal+4% escorias de biomasa
Autovía del Olivar:
Tramo enlace Oeste
de Baeza-enlace
Norte de Puente del
Obispo (Jaén).
Adjudicación de la
obra 2009.
Z-40. Tramo: Ronda
Sur de Zaragoza
(Zaragoza).
Puesta en servicio
2003.
Margas grises
de baja
capacidad
portante,
hinchamientos
altos y baja
densidad tras
compactación.
Materiales
yesíferos en
trazado con alto
contenido en
sulfatos
Margas grises
HL=3,38%
Densidad=1,48
g/cm3
Tramo 2:
Tratamiento con
1%cal+1% ceniza de central
térmica
Tramo 3:
Tratamiento con
2%cal
Tramo 4:
Tratamiento con
1%cal+2% ceniza de central
térmica
Hmax= 12 m.
Taludes 3/2.
Espaldones 4 m
espesor.
Yesos
alabastrinos y
margas
yesíferas
Sulfatos > 20%.
Núcleo y
Buena capacidad
espaldones
portante
Esta fue la solución más cercana
a la del Proyecto y la que se
adoptó, ya que cumplía
ampliamente los requisitos
> 0,5m bajo coronación
Geomembrana impermeable
bajo coronación (solape 30 cm)
Sin datos
Tongadas 40cm (tamaño máx.
material=2/3)
Compactación con pata de cabra
En Proyecto estaba
previsto estabilizar
tongadas de 30 cm,
que después de
compactadas con
rodillo liso debían
cumplir:
CBR≥6
Dens. Seca ≥95% PM
IP<15
En el trazado había
limos y arcillas
yesíferos de fondo de
valle, que se
eliminaron
enviándolos a
vertedero y se
sustituyeron por
material granular.
Se llevó a cabo un
control exhaustivo de
asientos (no se
dispone de los datos).
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
Problemática
Margas y
Autovía de la ruta del
arcillas
Toro (Cádiz). Puesta
margosas muy
en servicio entre
plásticas y
2004 y 2006
expansivas
Tramo II de la M-45
(Madrid).
Puesta en servicio
2002.
Tramo I de la M-45
(Madrid).
Puesta en servicio
2002.
Arcillas
sepiolíticas de
alta plasticidad
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
Margas y
arcillas
margosas.
IP entorno a 22
HL entorno a 5%
Arcilla
sepiolítica
Finos: 23-99,5%
LL: 49-162%
IP: 13-83
Dens. Seca: 0,71,10 t/m3
Hinchamiento:
pH: 0-1,7kp/cm2
(medio:
0,69kp/cm2)
Núcleo de
peñuela en forma
encapsulada,
nunca en espesor
superior a 3m
Presencia de
(Para espesores
sepiolita y limos superiores,
de alta
separar cápsulas Peñuelas
plasticidad en
con al menos 1 m
trazado
de material)
Espaldones de 4
m
Cimiento y
coronación de 1
m
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Núcleo
Estabilización con cal viva (2%)
en tongadas de 30 cm máximo
El IP se reduce desde 20-23
hasta 5-10.
El CBR del material estabilizado
aumenta desde 1-3 hasta 18-55 a
los 7 días.
El hinchamiento se reduce de un
valor medio de 5% al 1%
Núcleo,
cimiento y
espaldones
Estabilización con cal (2,4% en
espaldones y cimiento, 1,8% en
núcleo)
Colocación del lado húmedo, con
humedad entre +2 y +8 Próctor
Compactación con pata de cabra
Ev2> 100 Mpa
Densidad seca media = 0,9 t/m3
Espesor final tongada= 26 cm
Ensayo huella (a las 24 horas) <
5 mm
Valores medios:
Finos: 77,5%
LL: 83,7
IP: 39,1
Dens. Seca: 1,24
t/m3
Núcleo
Dens. ap: 1,73
t/m3
Humedad opt:
38,4
Hinchamiento
CBR: 5,42%
de
Eliminación de la sepiolita de las
peñuelas
Compactar del lado húmedo, con
humedad +2% Próctor
Densidad seca entre 95 y 98
Próctor
Densidad aparente mínima 1,7
t/m3
Compactación con pata de cabra
con 7 pasadas dobles y en
tongadas de 30 cm
Densidad aparente a veces
inferior a la exigida
Grado de compactación>95%
Humedad próxima a la óptima
Asiento medio de 3 mm
Asiento máximo de 9 mm
Observaciones
Arcillas yesíferas no
se usan por elevado
contenido en sulfatos
Limos de alta
plasticidad no se usan
por su baja densidad
Peñuelas solo usarlas
eliminando totalmente
la sepiolita
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
Problemática
Suelo
Autopista M-50 y R-4 atravesado
compuesto por
(Madrid).
85%suelo
Puesta en servicio
marginal y 5%
2007.
suelo
inadecuado
Autopista BilbaoEmpleo de
Behobia
(Vizcaya/Guipúzcoa). materiales
susceptibles al
Puesta en servicio
agua.
1974.
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Cimiento de 1 m
de espesor
Espaldones de
2,5 m de espesor
con pendiente
2H:1V
Última capa de
núcleo de 0,6 m
de espesos
Cobertura vegetal
en espaldones de
0,25 m
Arcillas
yesíferas,
peñuelas y
arcillas
esmectíticas
Vaguada del
Caño C-348:
Material
200 m de longitud
arcilloso
y altura máxima
de 35 m.
Errotazar:
300 m de longitud Material
y altura máxima
arcilloso
de 17 m.
Variante de Alcalá de
los Gazules (Cádiz). Arcillas muy
expansivas
Puesta en servicio
entre 2004 y 2006.
Arcilla de
Jimena
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
LL= 30-110%
Humedad= 1060%
Densidad seca=
1-2t/m3
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Núcleo
Tongadas de 30 cm.
Compactación con rodillos de
pisones de alta velocidad con 6
pasadas dobles.
Núcleo: adición de cal en 1%,
compactación con pata de cabra
al 98% PN
Última capa de núcleo: adición
de 2% de cal, compactación con
pata de cabra al 98% PN
Coronación: suelo estabilizado
con 4,5% cal, compactado con
rodillo lso al 98% PN
Cal empleada:
apagada
Regar con rango de
variación de la
humedad de -1 a +3
% por encima de la
Deflexiones medidas en campo
humedad natural del
oscilan entre 1,15 y 1,2 mm.
material.
Resistencia a la compresión
Cimiento estabilizado
simple a 7 días mayor a 1,5 MPa.
in situ. 30 primeros
cm con 4,8% cal en
M-50 y 3,5% cal en R4 y los siguientes 25
cm con 4,5%
cemento.
Núcleo
Capas de arcilla de 2 m de
espesor con capa de material
granular de 1 m de espesor tanto
por arriba como por abajo.
Donde la altura de terraplén era
superior a 15 m espaldón de
escollera.
Compactación de la arcilla con
equipos sobre orugas y
Asiento de 15 cm en un tiempo
compactación de la escollera con de consolidación de 3 meses.
rodillos vibratorios.
El comportamiento posterior no
Relleno tipo sándwich con capas ha presentado ninguna anomalía.
arcillosas de 3 m de espesor
entre capas de material granular
de 1 m de espesor (calizas y
calizas arcillosas sanas).
Taludes 2H/1V. Para alturas
superiores a 10 m escollera de
pie. Coronación de 1,5 m de
material granular.
Núcleo
Eliminación de tamaños
superiores a 80 mm.
Tongadas de 40 cm de la arcilla
de Jimena.
Extendido de cal (2-3%) con
Sin datos
solape entre pasadas de 15 cm.
Compactación consiguiendo
como mínimo el 95% de la
densidad del Próctor Modificado.
LL= 35
IP= 17,5
Dmax= 1,92 g/cm3
Wopt= 12%
Wnat= 22%
LL= 70
IP= 36
Dmax= 1,42
g/cm3
Wopt= 27%
Wnat= 30-45%
LL= 30-95 %
LP= 15-45 %
IP= 10-50 %
de
Observaciones
Imprescindible la
labor de la capas
granulares que
empaquetaban las
arcillas para posibilitar
el drenaje.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Obra
Problemática
CN-340 en Xátiva
(Valencia)
Yesos y arcillas
de plasticidad
media con alto
contenido de
illita
Yeso y arcilla
Variante de la
carretera M-307 en
San Martín de la
Vega (Madrid)
La traza
atraviesa
materiales
yesíferos
Autopista BurgosMálzaga (Burgos).
Atraviesa
materiales
arcillosos con
presencia de
yesos.
Puesta en servicio
1977.
Autovía en la zona
de Venta de Baños
(Palencia)
Duplicación de la
carretera M-111 y
Variante Fuente el
Saz (Madrid).
Construcción 2007.
Arcillas
terciarias
grisáceas,
expansivas con
algo de
carbonatos.
Altura entre 3 y
30 m.
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
de
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Núcleo
Tongadas de 30 cm de espesor
compactadas con rodillo vibrante
Sin datos
o tongadas de 20 cm de espesor
compactadas con pata de cabra.
yesos masivos
y cristalizados
y yesos con
intercalaciones
margosas.
Núcleo
El yeso se coloca en forma de
todo-uno en tongadas de 90 cm
protegido por una lámina
impermeabilizadora.
Sin datos
La matriz
arcillosa tenía un
Material con
porcentaje de
matriz arcillosa yeso
comprendido
entre 30 y 40%.
Núcleo
Tongadas de 30 o 40 cm de
espesor. Compactación del lado
seco y con rodillo vibratorio.
Buen comportamiento posterior.
Núcleo
Sección de tipo encapsulada,
rodeando las arcillas con
zahorras naturales con algo de
finos (25-35 %)
Sin datos
Núcleo
1º capa de NFU de 2 m de
espesor y 105 m envuelta por
geotextil.
Capa de suelo de 1,2 m de
espesor.
2º capa de NFU de 1,2 m de
espesor envuelta por geotextil.
Capa de suelo de 1,5 m de
espesor.
Compactación con rodillo de 10 t,
presión de compactación de 2,9
MPa y 10 pasadas de
compactador.
Densidad NFU tras
compactación= 6,5 kN/m3
Densidad suelo tras
compactación= 18 kN/m3
Temperatura 1º capa NFU=
12,09ºC
Temperatura capa intermedia
suelo= 13,66ºC
Temperatura 2º capa NFU=
19,02ºC
Calidad agua en pozos: pH= 7,12
y temperatura16,7ºC
Asientos= 2% altura total del
relleno
Arcilla terciaria
grisácea
Longitud del
tramo construido
con NFU= 100m
Altura max.=
NFU
7,5m
Taludes 2H/1V
Anchura de
coronación= 8,8m
Arcilla:
LL= 40
IP= 13
Observaciones
Compactar del lado
seco.
La mayor parte de los
asientos son
producidos durante el
proceso constructivo
en un plazo de 2-3
meses.
Presión transmitida
70%< a la que se
transmitiría si se
utilizase suelo en vez
de NFU.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
Problemática
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Dens. Seca= 0,42
Núcleo
t/m3
30 cm de espesor de suelo
seleccionado.
Tongada NFU de 40 cm espesor
aprox.
Se colocaron 4 tongadas.
Compactación con rodillo liso
vibratorio de 93 kN de peso,
dando 4 pasadas.
Velocidad de compactación= 1,5
km/h.
Asiento de 44,7 cm, es decir,
31,2%.
Dens. Max= 0,84-0,91 t/m3.
Mod. Dinámico en ensayo de
placa de carga= 5,7 MPa
NFU
Dens. Seca= 0,42
Núcleo
t/m3
30 cm de espesor de suelo
seleccionado.
Tongada NFU de 40 cm espesor
Dens. Max= 0,72-0,91 t/m3.
aprox.
Mod. Dinámico en ensayo de
Se colocaron 3 tongadas.
placa de carga= 4,5 MPa
Compactación con bulldózer de
27 t, dando 3 pasadas. Velocidad
de compactación= 3,6 km/h
NFU+suelo
seleccionado
Suelo
seleccionado:
color anaranjado,
fracción fina
prácticamente
Núcleo
nula, forma de las
partículas
angulosa y
textura rugosa.
30 cm de espesor de suelo
seleccionado.
Tongada NFU con suelo
seleccionado de 40 cm espesor
aprox.
Se colocó una sola tongada.
Compactación con rodillo liso
vibratorio de 93 kN de peso,
dando 1 pasada.
Velocidad de compactación= 1,5
km/h.
Asiento de 5,6 cm, es decir,
13,3%.
NFU+suelo
marginal
Suelo marginal:
LL= 49%
LP= 33%
IP= 19%
Dens. Max.= 1,5
g/cm3
Hum. Opt.=
21,4%
Hum. Nat.=
24,4%
Núcleo
30 cm de espesor de suelo
seleccionado.
Tongada NFU con suelo
marginal de 40 cm espesor
aprox.
Se colocaron 3 tongadas.
Compactación con rodillo liso
vibratorio de 93 kN de peso,
dando 3 pasadas. Velocidad de
compactación= 1,5 km/h
Asiento de 23,2 cm, es decir,
19,75%.
Dens. Max= 1,5-1,9 t/m3
Mod. Dinámico en ensayo de
placa de carga= 2,9 MPa
Núcleo
NFU en dos bloques separados
por el mismo material que el
cimiento.
Compactación con rodillos lisos.
Sin datos
NFU
Experiencias del
laboratorio de
geotecnia en la
ejecución de rellenos
viarios con NFU
(Madrid).
Informe emitido
2010.
Autopista AP-46. Alto
de las Pedrizas
(Málaga).
Puesta en servicio
2011.
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
NFU
de
Observaciones
Maquinaria más
adecuada para
compactar tiras de
NFU no mezclados y
mezclados con suelos
es el rodillo liso
vibratorio.
Densidad muy baja
del relleno con NFU
compactado. Puede
ser ventajoso en
muchas aplicaciones.
Mezcla de NFU con
suelo es más denso
menos deformable y
más compactable.
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
Vía de servicio y
modificación de
enlaces San Isidroaeropuerto Sur
(Tenerife).
Proyecto aprobado
1999.
Autovía CubillosTorena (León)
Polígono industrial
de Riaño (León).
Finalización 1985.
Viales 4104 y 4099
en la localidad de
Guadabajaque
(Cádiz).
Problemática
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Longitud= 65 m
Altura= 20 m
Anchura en
NFU
coronación= 11,5
m
Altura máxima= 2 Estériles del
m
carbón
2009
Núcleo
Cu= 9 (suelo poco
uniforme)
Cc= 3,18 (buena
graduación)
LL= 22,5%
LP= 15,5%
IP= 7%
Núcleo
CBR= 14
Hinchamiento= 0
Dens. max= 2
t/m3
Hum. opt.= 7,9%
Mat. Orgánica= 0
Estériles del
carbón
% pasa tamiz 80=
95%
% pasa tamiz 2=
30%
% pasa tamiz
0,08= 5%
Dens. max= 2,17
y 2,19 kg/dm3
Hum. opt= 6,77%
CBR= 10
Hinchamiento
nulo
RCD
Dens. Seca= 1,77
t/m3
Hum. Opt= 15%
CBR= 22
Hincham. nulo
RCD
Granulometría de
todo-uno con
fracción 20/70
mm
2002
Puerto de Barcelona
(Barcelona).
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
de
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Observaciones
Capa de suelo seguida de
geotextil y una capa de un metro
de espesor de NFU. Por encima
capa de suelo. Para alturas
mayores colocar sobre lo anterior
geotextil+NFU+geotextil+capa
suelo.
Asiento en capa inferior= 21 cm.
Asiento en capa superior= 26 cm.
Temperatura en las capas de
NFU= 17,5-19,5 ºC
Gran parte de los
asientos son debido al
asiento de la
cimentación (16 cm)
Tongadas de 40 cm aprox.
Las compactaciones alcanzaron
Compactador de rodillo vibratorio
una media del 100% de la
Tándem de 18 t.
densidad del Próctor Modificado.
Mínimo 10 pasadas.
Tongadas de 70 cm aprox.
Densidad= 1,93-2,17 kg/dm3
Humedad= 3,5-7,1%
Compactar el material
con el valor de
contenido de
humedad óptima o
por debajo de éste en
tongadas que no
excedan los 50 o 60
cm de espesor, donde
en cada tongada se
debe realizar el
escarificado del
material antes de la
colocación de la
tongada siguiente.
Buen comportamiento posterior.
Tongadas de 30 cm de espesor
compactadas con 6 pasadas de
rodillo liso vibratorio.
Ev2>155,17 MN/m2
Ev2/Ev1= 1,83
Buen comportamiento
posterior
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
Urbanización de la
G-44/2 del PGOU de
Zaragoza,
Urbanización de la
plaza de la estación
(Zaragoza).
Problemática
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Posibles
sobrecargas
por nueva
construcción
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Observaciones
Arcilla
expandida
(arlita)
Granulometría=
8-16 mm
Dens. Seca= 325
kg/m3
Dens. In situ=
500 kg/m3
Núcleo del
Dens. Saturada= relleno
650 kg/m3
CBR= 11
Ángulo
rozamiento= 35º
Cohesión nula
Tongadas de 60 cm
compactadas con 4-5 pasadas
de bulldózer transmitiendo una
presión de 4 t/m2.
Material envuelto por geotextil
Buen comportamiento posterior.
Se redujo la carga
transmitida en un
75%.
Arcilla
expandida
(arlita)
Granulometría=
8-16 mm
Dens. Seca= 325
kg/m3
Dens. In situ=
500 kg/m3
Núcleo del
Dens. Saturada= relleno
650 kg/m3
CBR= 11
Ángulo
rozamiento= 35º
Cohesión nula
Núcleo de arlita envuelto por
geotextil de 200 g/m2.
Núcleo 60 cm por debajo de la
coronación.
Elevada capacidad portante.
Tongadas de 50 cm de espesor
Buen comportamiento posterior.
compactadas con pala de orugas
que transmitía al terreno una
presión de 4 t/m2. Se daban 4-5
pasadas
Se redujo la carga
transmitida en un
70%.
Núcleo
Cuña formada por bloques de
EPS colocados sobre capa de
suelo seleccionado de 1 m de
espesor. Sobre la cuña de EPS
1,5 m de espesor de suelo
seleccionado.
Gran reducción de las
cargas transmitidas.
Núcleo
El peso específico seca medida in
Tongadas de 80cm compactadas situ fue 21,4 kN/m3 y la humedad
con rodillo vibrador de 18 ton (5 de 8%.
pasadas a vmax. de 3km/h)
Se obtuvo un módulo de
deformación global de 40 MPa.
Adjudicación de la
obra 2005
Zona de suelos
blandos.
Reparación de
asientos diferidos en Debido a
trasdós de estribo de imposibilidad de Cuña de 0 a 4,8
ejecución de
viaducto del cierre
m con 16 m de
cimentación
norte de Barakaldo
anchura
profunda,
(Vizcaya).
necesidad de
Proyectado en 1999 reducir cargas
transmitidas.
Variantes del Puerto
de Santa María y
Puerto Real (Cádiz).
Proyecto licitado
1993
Autovía A-6 a su
paso por Padornelo
(Zamora).
Puesta en servicio
2002
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
Atravesar zona
de marisma.
Necesidad de
tratamientos
especiales o
reducción de la
carga
transmitida.
EPS
Esquistos y
pizarras
precámbricas y
ordovícicas con
abundantes
partículas
lajosas. Tam.
max. 600mm.
Esquistos y
pizarras
precámbricas
y ordovícicas.
de
Sin datos
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Obra
N-630. GuijueloBéjar (Salamanca)
Problemática
Granito, granito
alterado y jabre
con
características
geométricas
inadecuadas
Variante de la M-301
a su paso por
Atravesar un
Perales del Río
vertedero de
(Madrid).
materiales
inertes
Puesta en servicio
2007
Características Material
geométricas del marginal
terraplén
empleado
Características
Zona
relevantes
de
uso
los materiales
Disposición realizada
Resultados/Comportamiento
posterior
Granito,
granito
alterado y
jabre
Plasticidad nula.
Contenido de
sulfatos,
carbonatos y
materia orgánica
aprox. nulo.
Humedad óptima Núcleo
P.M. de la
porción inferior a
20 mm
aprox. 12 % y la
densidad max. 20
kN/m3.
Humedad adoptada 7% aprox.
Tamaño max. bolos= 40 cm
Compactador vibratorio. 8
pasadas.
Tongadas de 60 cm.
Buen comportamiento posterior.
Materiales
inertes
procedentes
de vertedero
Al tratarse de
rellenos
antrópicos
naturaleza muy
variada de los
materiales
(cascotes,
madera,
plásticos…)
Tamaños
variados
Buenas características de los
materiales de vertedero siempre y
Cimiento con material de
cuando se eliminen los gruesos y
préstamo.
se utilice en secciones tipo
Cuerpo de terraplén en tipo
sándwich.
sándwich con 3 tongadas de 30
No ha habido problemas de
cm de material de vertedero
resistencia ni deformación
alternadas con 2 tongadas de 30
posterior.
cm de material de préstamo.
La compactación dinámica ha
Coronación con material de
dado buenos resultados en
préstamo.
cuanto a densidad y grado de
compactación.
Núcleo
de
Observaciones
Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
4.- CONCLUSIONES
El estudio se ha centrado en una extensa búsqueda bibliográfica de casos de aplicación de
materiales marginales en rellenos en terraplén, en obras realizadas en el Reino de
Marruecos y en la Comunidad Autónoma de Andalucía, que se ha hecho extensiva al resto
de España.
Los materiales marginales que se han considerado se han agrupado en tres tipos siguientes,
que engloban el conjunto de materiales estudiados:
-
-
-
Suelos marginales naturales:
Suelos expansivos
Suelos colapsables
Suelos con yesos
Suelos con otras sales solubles,
Suelos con materia orgánica
Residuos procedentes de la industria:
Neumáticos fuera de uso (NFU)
Residuos de Construcción y Demolición (RCD)
Estériles del carbón
Escorias de acería LD
Materiales ligeros
Arlita o Arcilla expansiva
Poliestireno expandido
A pesar de que se han encontrado un gran número de casos documentados, son pocos los
que recogen datos concretos sobre aspectos constructivos y aún menos, de su
comportamiento posterior.
En total, se han revisado detalladamente 25 experiencias de aplicación de materiales
marginales en terraplenes y se han analizado, sintetizado y extraído los aspectos más
relevantes en relación a las particularidades de los materiales empleados, la disposición en
obra y el comportamiento posterior técnico y medioambiental.
En la siguiente tabla se resume brevemente las conclusiones que se han obtenido;
Se considera que estas conclusiones pueden ser de utilidad, a modo de directriz, para
ofrecer una primera posible aplicación a los materiales del trazado de una obra lineal que se
supongan inicialmente poco adecuados. Conviene recordar que la incorporación de
materiales marginales en la construcción de rellenos aporta una serie de ventajas
medioambientales, económicas y paisajísticas, entre las que se puede señalar el ahorro que
supone en nuevos recursos naturales, así como costes de transporte a vertedero de los
materiales desechados.
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Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
Compactación
Característica
marginal
Materiales
Zonas del
terraplén
Materiales con
elevado
contenido de
sulfatos
Materiales
yesíferos
Núcleo
Materiales de
elevado
hinchamiento
Arcillas y
margas
arcillosas
Núcleo,
cimientos y
espaldones
30
Pata de cabra
NFU
Núcleo
40
Rodillo liso
vibratorio
2% cal núcleo
Compactación
2,4 % cal en
del lado húmedo cimientos y
espaldones
10 pasadas de
compactador
30
Rodillo liso
vibratorio
6 pasadas de
compactador
Núcleo
55
Bulldózer
Núcleo
40-70
Posibilidad de
contener elevado
RCD
contenido de
sulfatos
Arcilla
expandida
Estériles de
carbón
Espesor de
tongada (cm)
25-40
Tipo
compactador
Observaciones
Tratamiento
Pata de cabra
Rodillo liso
vibratorio
5 pasadas de
compactador
10 pasadas de
compactador
Como conclusiones más relevantes del estudio se señalan las siguientes:
-
Aunque se esté extendiendo el hábito de emplear materiales marginales para la
construcción de terraplenes en España, todavía no es una práctica muy habitual. No
existen muchos casos documentados y todavía no se han elaborado guías y
recomendaciones técnicas de aplicación práctica que fomenten su uso.
-
El empleo de estos materiales se limita en la gran mayoría de los casos al núcleo del
terraplén.
-
La práctica más extendida en España para el empleo de materiales marginales
expansivos se realiza mediante su estabilización con adición de cal.
-
Para su aprovechamiento en núcleo de terraplén, en la mayoría de las experiencias, el
porcentaje de cal añadido está entorno al 2%. Si se emplea en espaldones o cimientos
los porcentajes son algo más elevados, entorno al 2.4%.
-
Como es sabido, los materiales son arcillosos –yesíferos o no-, se compactan
habitualmente mediante compactadores de pata de cabra.
-
El espesor medio de tongada empleado con materiales arcillosos y yesíferos arcillosos
es de 30 cm.
-
El tipo de compactador más habitual para los NFU es el rodillo liso vibratorio.
-
El número de pasadas necesario para compactar los NFU es mayor que para los demás
materiales, ya que debido a su forma y tamaño son muy difíciles de compactar.
-
Para extender y compactar la arcilla expandida basta con el empleo de una máquina
sobre orugas, ya sea un bulldózer o una retroexcavadora.
-
Actualmente, los RCD procedentes de hormigones no se emplean en rellenos, ya que
tienen usos de mayor valor. Los RCD de procedencia cerámica (RCD mixtos) tienen una
composición heterogénea y deben ser tratados previamente para adecuar su
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Unión Europea
FEDER
Invertimos en su futuro
granulometría y eliminar los componentes con sulfatos; este último tratamiento no resulta
a priori viable económicamente lo que ha limitado su empleo.
-
Un buen método para la compactación de materiales de vertedero es la de la
compactación dinámica.
-
Un buen método para la compactación de materiales de vertedero es la de la
compactación dinámica.
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